JPWO2014104295A1 - 発光装置 - Google Patents
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Abstract
長期間に亘って、出射する光に色度ムラが少ない発光装置を提供することを目的とする。そのため、LED装置(発光装置)は、パッケージと、パッケージに実装されたLEDチップとを有する発光部材と、発光部材の光取り出し面側に取り付けられ、ガラス基板と、ガラス基板上に形成された波長変換層及び光拡散層とを有する波長変換・光拡散部材と、を備え、波長変換層は、蛍光体粒子を含み、光拡散層は、光拡散粒子及び有機ケイ素化合物の硬化物を含む構成とする。
Description
本発明は、発光装置に関する。
従来から、各種の発光素子を搭載した発光装置がある。中でもLED(Light Emitting Diode)チップを光源とする白色LED装置が多数開発されており、白色LED装置は、各種照明装置として実用化されている。白色LED装置の例には、青色LEDチップを光源とし、青色LEDチップからの青色光と、青色光を受けて蛍光体が発する黄色の蛍光とを組み合わせて白色光を得る装置がある。また、紫外LEDチップを光源とし、紫外光を受けて蛍光体が発する青色光、緑色光、及び赤色光を混色させて、白色光を得る装置もある。
このような白色LED装置では、LEDチップ近傍に、蛍光体粒子を透明樹脂に分散させた波長変換層を配置する。しかし、波長変換層に含まれる蛍光体粒子の比重は、透明樹脂の比重より大きい。そのため、波長変換層の形成時、透明樹脂を硬化させる前に蛍光体粒子が沈降してしまい、蛍光体粒子の濃度が均一にならない。蛍光体濃度が不均一であると、LED装置から出射する光に色度ムラが生じやすい。さらに、LED装置の正面方向に出射する光の色度と、LED装置の斜め方向に出射する光の色度の差が大きくなる、という問題がある。
そこで、白色LED装置の波長変換層上に、光拡散フィルムを配置することが検討されている。しかし、従来の光拡散フィルムは樹脂からなるため、LEDチップが発する光や熱によって劣化しやすい、という問題があった。また特に、発光輝度の高いLED装置や、屋外で使用されるLED装置では、光拡散フィルムが劣化しやすかった。
一方、LED装置より大面積の液晶テレビや、プロジェクションテレビ等の分野では、光を拡散させるための光拡散部材が多数提案されている。例えば、内部に光散乱剤を含むガラス基板を、液晶テレビの導光体とすることが提案されている(特許文献1)。また、ガラス基板と、このガラス基板上に形成された光拡散層とからなる光拡散部材を、プロジェクションテレビのスクリーンに適用することも提案されている(特許文献2)。特許文献2の光拡散部材における光拡散層には、光拡散粒子と、バインダとが含まれる。
前述の白色LED装置の出射光の色度ムラを抑制するため、特許文献1や特許文献2に記載の光拡散部材を、白色LED装置に適用することが考えられる。しかし、特許文献1の光拡散部材は、ガラス板の製造時に、ガラス内部に光散乱剤を添加する必要がある。
また、特許文献2の光拡散層のバインダは、有機樹脂または金属アルコキシドの硬化物でありうる。しかし、バインダを有機樹脂とすると、LEDチップが発する熱や光によって、バインダが劣化するおそれがある。一方、バインダを金属アルコキシドの硬化物とすると、金属アルコキシドの種類によっては、光拡散層と他の層(例えば粘着層やガラス基板等)との密着性が十分とならず、これらの界面で剥離することが懸念される。さらに、金属アルコキシドの種類によっては、光拡散層がガラス基板の変形に追従できず、ガラス基板の膨張等によって、拡散層にクラックが生じることも懸念される。したがって、特許文献1や特許文献2に記載の光拡散部材を、直ちに白色LED装置に適用することは難しかった。
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、長期間に亘って、出射する光に色度ムラが少ない発光装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために本発明は、パッケージと、前記パッケージに実装された発光素子とを有する発光部材と、前記発光部材の光取り出し面側に取り付けられ、ガラス基板と、前記ガラス基板上に形成された波長変換層及び光拡散層とを有する波長変換・光拡散部材と、を備え、前記波長変換層は、蛍光体粒子を含み、前記光拡散層は、光拡散粒子及び有機ケイ素化合物の硬化物を含む、発光装置とする。
上記の発光装置において、前記有機ケイ素化合物が、3官能シラン化合物及び4官能シラン化合物の重合体からなり、前記3官能シラン化合物と前記4官能シラン化合物との重合比率が3:7〜7:3であることが好ましい。
また上記の発光装置において、前記有機ケイ素化合物が、2官能シラン化合物及び3官能シラン化合物の重合体からなり、前記2官能シラン化合物と前記3官能シラン化合物との重合比率が1:9〜4:6であることが好ましい。
また上記の発光装置において、前記有機ケイ素化合物が、2官能シラン化合物、3官能シラン化合物及び4官能シラン化合物の重合体からなり、前記2官能シラン化合物と前記3官能シラン化合物との重合比率が1:9〜4:6であり、前記2官能シラン化合物と前記3官能シラン化合物の重合体に対して前記4官能シラン化合物の重合比率が9:1〜7:3であることが好ましい。
また上記の発光装置において、前記光拡散粒子が、酸化チタン、硫酸バリウム、チタン酸バリウム、窒化ホウ素、酸化亜鉛、及び酸化アルミニウムからなる群から選ばれる少なくとも1種であることが好ましい。
また上記の発光装置において、前記光拡散層が、平均一次粒径が100nm未満である金属酸化物微粒子を含むことが好ましい。
また上記の発光装置において、前記金属酸化物微粒子が、酸化ジルコニウム、酸化チタン、酸化セリウム、酸化ケイ素、酸化ニオブ、及び酸化亜鉛の群から選ばれる少なくとも1種であることが好ましい。
また上記の発光装置において、前記光拡散層が、粘土鉱物を含むことが好ましい。
また上記の発光装置において、前記粘土鉱物が、アルミニウムケイ酸塩化合物であることが好ましい。
また上記の発光装置において、前記光拡散層が、2価以上の金属元素(Siを除く)を含む金属アルコキシド又は金属キレートの硬化物を含むことが好ましい。
また上記の発光装置において、前記波長変換層が、有機ケイ素化合物の硬化物を含むことが好ましい。
また上記の発光装置において、前記波長変換層が、透明樹脂を含むことが好ましい。
本発明の発光装置では、光拡散層のバインダが、有機ケイ素化合物の硬化物であるため、光拡散層が熱や光によって劣化するおそれが少ない。さらに、光拡散層とガラス基板等との密着性が高く、これらの界面での剥離も少ない。また、高密度な波長変換層をガラス基板上に形成するので、蛍光体粒子の濃度が均一な波長変換層が得られるため、均一な色度の光が得られる。
したがって、本発明によると、長期間に亘って、発光装置から均一な色度の光を取り出すことができる。
以下では各種の発光素子を搭載した発光装置の一実施形態として、LEDチップを光源とするLED装置を例に説明する。
1.LED装置
本発明の4つの実施形態のLED装置の構造の例をそれぞれ図1〜図4の概略断面図に示す。図1〜図4に示したLED装置100〜103には、光を出射する発光部材10と、発光部材10から出射する光を波長変換して蛍光を発するとともに拡散させて、LED装置100〜103から出射する光の色度を均一化する波長変換・光拡散部材20と、発光部材10及び波長変換・光拡散部材20を貼り合わせる粘着層21とが含まれる。さらに、図2及び図3に示したLED装置101、102には、パッケージ1を封止する封止材22が含まれる。発光部材10には、パッケージ1(1a及び1b)と、パッケージ1に実装されたLEDチップ2とが含まれる。波長変換・光拡散部材20には、ガラス基板11と、光拡散層12と、蛍光を発する波長変換層4とが含まれる。LED装置100〜103において、波長変換・光拡散部材20は、発光部材10の光取り出し面側に配置される。
本発明の4つの実施形態のLED装置の構造の例をそれぞれ図1〜図4の概略断面図に示す。図1〜図4に示したLED装置100〜103には、光を出射する発光部材10と、発光部材10から出射する光を波長変換して蛍光を発するとともに拡散させて、LED装置100〜103から出射する光の色度を均一化する波長変換・光拡散部材20と、発光部材10及び波長変換・光拡散部材20を貼り合わせる粘着層21とが含まれる。さらに、図2及び図3に示したLED装置101、102には、パッケージ1を封止する封止材22が含まれる。発光部材10には、パッケージ1(1a及び1b)と、パッケージ1に実装されたLEDチップ2とが含まれる。波長変換・光拡散部材20には、ガラス基板11と、光拡散層12と、蛍光を発する波長変換層4とが含まれる。LED装置100〜103において、波長変換・光拡散部材20は、発光部材10の光取り出し面側に配置される。
波長変換・光拡散部材20における積層順序には限定はなく、ガラス基板11上に直接又は間接的に光拡散層12と波長変換層4とが形成されていればよく、図5〜図7に示すような積層順序が挙げられる。図5では、ガラス基板11、光拡散層12、波長変換層4の順に積層されている。図6では、光拡散層12、ガラス基板11、波長変換層4の順に積層されている。図7では、ガラス基板11、波長変換層4、光拡散層12の順に積層されている。図5〜7の波長変換・光拡散部材20は、どちらの面に粘着層21を設けてもよく、図5〜7の波長変換・光拡散部材20をパッケージ1に貼り合わせるパターンの合計は6つとなる。
これらのパターンから得られるLED装置の構成を(a)〜(f)に記す。なお、粘着層及び封止材は省略している。何れの構成でも本発明の効果は得られるが、耐摩耗性を考慮すると、ガラス基板が外側になる(a)又は(c)の構成が好ましい。
(a)ガラス基板/光拡散層/波長変換層/LEDチップ(図5の波長変換・光拡散部材を使用)
(b)光拡散層/ガラス基板/波長変換層/LEDチップ(図6の波長変換・光拡散部材を使用)
(c)ガラス基板/波長変換層/光拡散層/LEDチップ(図7の波長変換・光拡散部材を使用)
(d)波長変換層/光拡散層/ガラス基板/LEDチップ(図5の波長変換・光拡散部材を使用)
(e)波長変換層/ガラス基板/光拡散層/LEDチップ(図6の波長変換・光拡散部材を使用)
(f)光拡散層/波長変換層/ガラス基板/LEDチップ(図7の波長変換・光拡散部材を使用)
(a)ガラス基板/光拡散層/波長変換層/LEDチップ(図5の波長変換・光拡散部材を使用)
(b)光拡散層/ガラス基板/波長変換層/LEDチップ(図6の波長変換・光拡散部材を使用)
(c)ガラス基板/波長変換層/光拡散層/LEDチップ(図7の波長変換・光拡散部材を使用)
(d)波長変換層/光拡散層/ガラス基板/LEDチップ(図5の波長変換・光拡散部材を使用)
(e)波長変換層/ガラス基板/光拡散層/LEDチップ(図6の波長変換・光拡散部材を使用)
(f)光拡散層/波長変換層/ガラス基板/LEDチップ(図7の波長変換・光拡散部材を使用)
なお、図1〜4では、一例として図5の波長変換・光拡散部材20を用い、波長変換層4側に粘着層21を設け、上記(a)の構成としている。
図1〜図4のLED装置100〜103において、光拡散層12のバインダは有機ケイ素化合物の硬化物である。
前述のように、もし光拡散層12のバインダが有機樹脂であると、LEDチップ等からの光や熱によって、光拡散層12が劣化する。さらに、図5及び6では光拡散層12とガラス基板11との密着性、図7では光拡散層12と波長変換層4との密着性が不十分であり、これらの界面で剥離することもある。そのため、LED装置の出射光に色度ムラが生じたり、LED装置からの光取り出し効率が低下したりする。
これに対し、図1〜図4のLED装置100〜103では、光拡散層12のバインダが有機ケイ素化合物の硬化物であるため、光拡散層12が劣化し難い。また、バインダ(有機ケイ素化合物)に含まれるケイ素と、被塗布面の水酸基等とが、シロキサン結合を形成する。そのため、光拡散層12とガラス基板11との密着性又は光拡散層12と波長変換層4との密着性が良好であり、これらの界面で剥離し難い。
さらに、図1〜図4のLED装置100〜103において、波長変換層4がガラス基板11上に形成されている。
前述のように、もし波長変換層4がパッケージ1の凹部に充填されていると、波長変換層4に含まれる蛍光体粒子の比重が透明樹脂の比重より大きいため、波長変換層4の形成時に、透明樹脂を硬化させる前に蛍光体粒子が沈降してしまい、蛍光体粒子の濃度が均一にならない。蛍光体濃度が不均一であると、LED装置から出射する光に色度ムラが生じやすい。さらに、LED装置の正面方向に出射する光の色度と、LED装置の斜め方向に出射する光の色度の差が大きくなる。
これに対し、図1〜図4のLED装置100〜103では、波長変換層4をガラス基板11上に形成するために、高密度な波長変換層形成用組成物を塗布している。よって、高密度な波長変換層が形成されるので、蛍光体粒子の濃度が均一な波長変換層4が得られ、均一な色度の光を出射するLED装置100〜103が得られる。
このように、図1〜図4のLED装置100〜103では、長期間に亘って、出射光の色度ムラを抑制できる。
次に、図1〜図4のLED装置100〜103の各構成部材の詳細について説明する。
・パッケージ
パッケージ1は、LEDチップ2を支持する機能、及びLEDチップ2を外部の電極(図示せず)と電気的に接続する機能を果たす。パッケージ1は、図1〜図4に示されるように、基板1aと、メタル部1bとを有する部材等でありうる。
パッケージ1は、LEDチップ2を支持する機能、及びLEDチップ2を外部の電極(図示せず)と電気的に接続する機能を果たす。パッケージ1は、図1〜図4に示されるように、基板1aと、メタル部1bとを有する部材等でありうる。
基板1aの形状は特に制限されず、平板状であってもよいが、図1〜4に示されるように凹状であってもよい。凹部の形状は特に制限されず、図1〜4に示されるように、円錐台状であってもよく、角錐台状や円柱状、角柱状等であってもよい。
基板1aは、絶縁性及び耐熱性を有することが好ましく、セラミック樹脂や耐熱性樹脂からなることが好ましい。耐熱性樹脂の例には、液晶ポリマー、ポリフェニレンスルフィド、芳香族ナイロン、エポキシ樹脂、硬質シリコーンレジン、ポリフタル酸アミド等が含まれる。
基板1aには、無機フィラーが含まれていてもよい。無機フィラーは、酸化チタン、酸化亜鉛、アルミナ、シリカ、チタン酸バリウム、リン酸カルシウム、炭酸カルシウム、ホワイトカーボン、タルク、炭酸マグネシウム、窒化ホウ素、グラスファイバー等でありうる。
メタル部1bは、銀等の金属からなり、外部の電極(不図示)とLEDチップ2とを、電気的に接続する役割を果たす。またメタル部1bは、LEDチップ2からの光や、波長変換層4からの蛍光を、発光部材の光取り出し面側に反射する役割を果たしてもよい。
・LEDチップ
LEDチップ2は、パッケージ1のメタル部1bと電気的に接続されて、電力を光に変換する半導体発光素子である。
LEDチップ2は、パッケージ1のメタル部1bと電気的に接続されて、電力を光に変換する半導体発光素子である。
LEDチップ2の構成は、特に制限されない。LEDチップ2が、青色光を発する素子である場合、LEDチップ2は、n−GaN系化合物半導体層(クラッド層)と、InGaN系化合物半導体層(発光層)と、p−GaN系化合物半導体層(クラッド層)と、透明電極層との積層体でありうる。LEDチップ2は、例えば200〜300μm×200〜300μmの発光面を有するものでありうる。またLEDチップ2の高さは、通常50〜200μm程度である。図1〜4に示されるLED装置100〜103には、パッケージ1に1つのLEDチップ2のみが配置されているが、パッケージ1に複数のLEDチップ2が配置されていてもよい。
LEDチップ2が出射する光の波長は特に制限されない。LEDチップ2は、例えば青色光(420nm〜485nm程度の光)を発する素子であってもよく、紫外光を発する素子であってもよい。
LEDチップ2は、パッケージのメタル部1bと、配線を介して接続されてもよい。また、図1〜4に示されるように、メタル部1bと、突起電極5を介して接続されてもよい。LEDチップ2が配線を介してメタル部1bに接続される態様をワイヤーボンディング型といい、LEDチップ2が突起電極5を介してメタル部1bに接続される態様をフリップチップ型という。
・波長変換層
波長変換層4は、LEDチップ2が出射する光(励起光)を受けて、蛍光を発する。励起光と蛍光とが混ざることで、発光部材10の光取り出し面から出射する光の色が所望の色となる。例えば、LEDチップ2からの光が青色であり、波長変換層4に含まれる蛍光体が発する蛍光が黄色であると、LED装置100〜103からの光が白色となる。
波長変換層4は、LEDチップ2が出射する光(励起光)を受けて、蛍光を発する。励起光と蛍光とが混ざることで、発光部材10の光取り出し面から出射する光の色が所望の色となる。例えば、LEDチップ2からの光が青色であり、波長変換層4に含まれる蛍光体が発する蛍光が黄色であると、LED装置100〜103からの光が白色となる。
波長変換層4には、蛍光体粒子とバインダが含まれる。波長変換層4に含まれる蛍光体粒子は、LEDチップ2から出射する光によって励起され、LEDチップ2が出射する光と異なる波長の蛍光を発するものであればよい。例えば、黄色の蛍光を発する蛍光体粒子の例には、YAG(イットリウム・アルミニウム・ガーネット)蛍光体等がある。YAG蛍光体は、LEDチップが出射する青色光(波長420nm〜485nm)を受けて、黄色の蛍光(波長550nm〜650nm)を発する。
蛍光体粒子は、例えば1)所定の組成を有する混合原料に、フラックス(フッ化アンモニウム等のフッ化物)を適量混合して加圧し、これを成形体とする。2)得られた成形体を坩堝に詰め、空気中で1350〜1450℃の温度範囲で、2〜5時間焼成し、焼結体とすることで得られる。
所定の組成を有する混合原料は、Y、Gd、Ce、Sm、Al、La、Ga等の酸化物、または高温で容易に酸化物となる化合物を、化学両論比で十分に混合して得られる。また、所定の組成を有する混合原料は、1)Y、Gd、Ce、Smの希土類元素を化学両論比で酸に溶解した溶液と、シュウ酸とを混合し、共沈酸化物を得る。2)この共沈酸化物と、酸化アルミニウム、または酸化ガリウムとを混合しても得られる。
蛍光体の種類は、YAG蛍光体に限定されるものではなく、例えばCeを含まない非ガーネット系蛍光体等、他の蛍光体であってもよい。
蛍光体粒子の平均粒径は1μm〜50μmであることが好ましく、10μm〜30μmであることがより好ましい。蛍光体粒子の粒径が大きいほど発光効率(波長変換効率)は高くなる。一方、蛍光体粒子の粒径が大きすぎると、波長変換層4において、蛍光体粒子とバインダとの界面に生じる隙間が大きくなる。これにより、波長変換層4の硬化膜の強度が低下したり、LED装置100〜103の外部から、LEDチップ2側にガスが侵入しやすくなる。蛍光体粒子の平均粒径は、例えばコールターカウンター法によって測定することができる。
波長変換層4に含まれるバインダは特に制限されず、透明樹脂であってもよく、透光性セラミックであってもよい。バインダでありうる透明樹脂の例には、エポキシ変性シリコーン樹脂、アルキッド変性シリコーン樹脂、アクリル変性シリコーン樹脂、ポリエステル変性シリコーン樹脂、メチルシリコーン樹脂、フェニルシリコーン樹脂等のシリコーン樹脂;エポキシ樹脂;アクリル樹脂;メタクリル樹脂;ウレタン樹脂等が含まれる。
波長変換層4に含まれるバインダが透明樹脂である場合、波長変換層4の厚みは、通常25μm〜5mm程度である。波長変換層4の厚みとは、ガラス基板11上に形成された波長変換層4の最大厚みを意味する。波長変換層4の厚みは、レーザホロゲージで測定される。このとき、波長変換層4に含まれる蛍光体粒子の量は、波長変換層4の全質量に対して、通常、5〜15質量%程度である。
一方、バインダでありうる透光性セラミックの例には、有機ケイ素化合物の硬化物が含まれる。有機ケイ素化合物の硬化物は、後述する光拡散層に含まれるバインダと同様(例えばポリシロキサンまたはポリシラザンの硬化物)でありうる。
波長変換層4に含まれるバインダが透光性セラミックである場合、波長変換層4の厚みは、特に制限されないが、通常15μm〜300μmであることが好ましく、20〜100μmであることがさらに好ましい。波長変換層4の厚みが厚すぎると、波長変換層4(特に透光性セラミックバインダ)にクラックが生じるおそれがある。一方で、波長変換層4の厚みが薄すぎると、波長変換層4内に、十分に蛍光体粒子が含まれず、十分な蛍光が得られない可能性がある。このとき、波長変換層4に含まれる蛍光体粒子の総量は、波長変換層4の全質量に対して50〜95質量%であることが好ましい。蛍光体粒子の量が少ないと、十分な蛍光が得られない。一方、蛍光体粒子の量が過剰であると、相対的にバインダ量が減少し、波長変換層4の強度が低くなる。
波長変換層4に含まれるバインダが透光性セラミックである場合、波長変換層4には、必要に応じて、無機粒子や粘土鉱物粒子が含まれてもよい。
波長変換層4に粘土鉱物粒子が含まれると、波長変換層4の強度が高まりやすい。粘土鉱物の例には、天然または合成の、ヘクトライト、サポナイト、スチブンサイト、ハイデライト、モンモリロナイト、ノントライト、ベントナイト等のスメクタイト属粘土鉱物や、Na型テトラシリシックフッ素雲母、Li型テトラシリシックフッ素雲母、Na型フッ素テニオライト、Li型フッ素テニオライト等の膨潤性雲母属粘土鉱物およびバーミキュラライトやカオリナイト、アルミニウムケイ酸塩化合物、またはこれらの混合物が含まれる。粘土鉱物は、表面をアンモニウム塩等で修飾(表面処理)されたものであってもよい。
ここで言うアルミニウムケイ酸塩化合物は、主な構成元素を珪素(Si)、アルミニウム(Al)、酸素(O)および水素(H)とし、多数のSi−O−Al結合で組み立てられた和水珪酸アルミニウムである。例えばイモゴライトが挙げられる。そして、その外径が2.0〜2.5nm、内径が1.0〜1.5nm、長さが数百nmのチューブ状の形態を有するものが好ましい。
波長変換層4に含まれる粘土鉱物粒子の量は、波長変換層4の全質量に対して0.3〜20質量%であることが好ましく、より好ましく0.5〜15質量%である。粘土鉱物粒子の濃度が0.5質量%未満であると、波長変換層4の強度が十分に高まらない場合がある。一方、粘土鉱物粒子の濃度が20質量%を超えると、相対的に蛍光体粒子の量が少なくなり、十分な蛍光が得られないおそれがある。
波長変換層4中に無機粒子が含まれると、波長変換層4の強度が高まる。無機粒子の例には、酸化ケイ素、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム等の酸化物微粒子等が含まれる。無機粒子の表面は、シランカップリング剤やチタンカップリング剤で処理されていてもよい。表面処理によって、無機粒子と透光性セラミックとの密着性が高まる。また、無機粒子は、比表面積の大きい多孔質の無機粒子でもありうる。
無機粒子の粒径は、波長変換層の平滑性の観点から、平均一次粒径が0.001μm以上50μm以下であることが好ましい。本実施形態における平均一次粒径とは、レーザー回折式粒度分布計で測定されるD50の値をいう。レーザー回折式粒度分布測定装置の例には、島津製作所製のレーザー回折式粒度分布測定装置等がある。
波長変換層4に含まれる無機粒子の量は、波長変換層4の全量に対して0.5〜70質量%であることが好ましく、より好ましくは0.5〜65質量%であり、さらに好ましくは1.0〜60質量%である。無機粒子の量が0.5質量%未満であると、波長変換層4の強度が十分に高まらないおそれがある。一方、無機粒子の量が70質量%を超えると、相対的に蛍光体粒子の量が少なくなり、十分な蛍光が得られないおそれがある。
・ガラス基板
波長変換・光拡散部材20におけるガラス基板11は、光拡散層12を支持する役割と、発光部材10を外部の衝撃や、湿度、ガス等から保護する役割を果たす。ガラス基板11の厚みは、50〜500μmであることが好ましく、50〜200μmであることがより好ましい。ガラス基板の厚みが50μm以上であれば、ガラス基板によって、発光部材10を十分に保護できる。一方、ガラス基板の厚みが200μmを超えるとLED装置100〜103が大型化する。
波長変換・光拡散部材20におけるガラス基板11は、光拡散層12を支持する役割と、発光部材10を外部の衝撃や、湿度、ガス等から保護する役割を果たす。ガラス基板11の厚みは、50〜500μmであることが好ましく、50〜200μmであることがより好ましい。ガラス基板の厚みが50μm以上であれば、ガラス基板によって、発光部材10を十分に保護できる。一方、ガラス基板の厚みが200μmを超えるとLED装置100〜103が大型化する。
ガラス基板11のJIS K7361−1(1997年)に準拠して測定される可視光透過率は85%以上であることが好ましく、より好ましくは90%以上である。ガラス基板11の可視光透過率が、85%以上であれば、LED装置100からの光取り出し効率が良好となる。ガラス基板11の種類は特に制限されないが、耐衝撃性等の観点から、強化ガラスであることが好ましい。
・光拡散層
光拡散層12は、LEDチップ2から発光した光と、LEDチップ2から発光した光が波長変換層4により変換された光とを拡散する層である。光拡散層12には、光拡散粒子と、有機ケイ素化合物の硬化物(バインダ)とが含まれる。光拡散層12には、必要に応じて、金属酸化物微粒子、粘土鉱物、及び金属アルコキシドまたは金属キレートの硬化物が含まれてもよい。
光拡散層12は、LEDチップ2から発光した光と、LEDチップ2から発光した光が波長変換層4により変換された光とを拡散する層である。光拡散層12には、光拡散粒子と、有機ケイ素化合物の硬化物(バインダ)とが含まれる。光拡散層12には、必要に応じて、金属酸化物微粒子、粘土鉱物、及び金属アルコキシドまたは金属キレートの硬化物が含まれてもよい。
光拡散層12の表面には微少な凹凸が形成されている。この凹凸は、例えば金属酸化物微粒子によって形成されるが、他の方法によって形成してもよい。この凹凸による光拡散層12の表面の算術平均粗さは0.005〜5.0μmであることが好ましい。算術平均粗さ(Ra)はJIS B0601(2001年)で定義され、その測定はVeeco社製 白色干渉計 WYKOHD3000等によって測定される。
光拡散層12の表面粗さは、ガラス基板11上に作製した光拡散層12上の任意の数点を測定し、光拡散層12上の全面積の30%の面積の測定値の平均で表す。
前述した(a)、(c)〜(e)の構成のLED装置の場合、光拡散層12が形成された上に粘着層21又は波長変換層4が形成されるため、それらの層との密着性が必要である。そこで、前述したように、光拡散層12の表面の算術平均粗さを0.005〜5.0μmとすることで、それらの層との間でアンカー効果が得られるため密着性が向上する。この表面粗さの下限値より低いとアンカー効果が十分に得られないおそれがある。一方、この表面粗さの上限値より高いと製造時に凹凸部分に気泡を巻き込んでしまうことが懸念され、密着性も低下するおそれがある。
密着性が低下すると、これらの界面で剥離することもある。この場合、LED装置の出射光に色度ムラが生じたり、LED装置からの光取り出し効率が低下したりする。これに対して、光拡散層12の表面に所定の粗さの凹凸構造があることで、粘着層21との間でアンカー効果が得られ、密着性が良好であるので、長期間に亘って、出射光の色度ムラを抑制でき、光取り出し効率の低下も防ぐことができる。
また、光拡散層12の厚みは特に制限されないが、200nm〜30μmであることが好ましく、500nm〜10μmであることがより好ましい。光拡散層12の厚みが薄過ぎると、十分な光拡散性が得られない可能性がある。一方、光拡散層12の厚みが厚過ぎると、光拡散層12にクラックが発生する恐れがある。
光拡散層12のJIS K7361−1(1997年)に準拠して測定される可視光透過率は85%以上であることが好ましく、より好ましくは90%以上である。光拡散層の可視光透過率が85%以上であれば、LED装置100〜103からの光取り出し効率が良好となる。
(光拡散粒子)
光拡散層12に含まれる光拡散粒子は、光拡散性の高い粒子であれば、特に制限はない。光拡散粒子の全反射率は80%以上であることが好ましく、さらに好ましくは90%以上である。光拡散粒子の全反射率は日立ハイテク社製、日立分光光度計U4100により測定できる。
光拡散層12に含まれる光拡散粒子は、光拡散性の高い粒子であれば、特に制限はない。光拡散粒子の全反射率は80%以上であることが好ましく、さらに好ましくは90%以上である。光拡散粒子の全反射率は日立ハイテク社製、日立分光光度計U4100により測定できる。
光拡散粒子の例には、酸化亜鉛(ZnO)、チタン酸バリウム(BaTiO3)、硫酸バリウム(BaSO4)、酸化チタン(TiO2)、窒化ホウ素(BrN)、酸化マグネシウム(MgO)、炭酸カルシウム(CaCO3)、酸化アルミニウム(Al2O3)、硫酸バリウム(BaO)、酸化ジルコニウム(ZrO2)等が含まれる。光拡散性、及び取り扱い性等の観点から、光拡散粒子は酸化亜鉛、チタン酸バリウム、硫酸バリウム、酸化チタン、窒化ホウ素、または酸化アルミニウムであることがより好ましい。光拡散層12には、光拡散粒子が1種のみ含まれてもよく、また2種以上が含まれてもよい。
光拡散粒子の平均一次粒径は、100nm〜20μmであることが好ましく、より好ましくは100nm〜10μmであり、さらに好ましくは200nm〜2.5μmである。本実施形態における平均一次粒径とは、レーザー回折式粒度分布計で測定されるD50の値をいう。レーザー回折式粒度分布測定装置の例には、島津製作所製のレーザー回折式粒度分布測定装置等がある。
光拡散層12に含まれる光拡散粒子の量は、光拡散層12の全質量に対して0.5〜30質量%であることが好ましく、1〜15質量%であることがより好ましい。光拡散粒子の量が0.5質量%未満であると、光拡散層12の光拡散性が十分とならず、発光部材10から出射する光を、十分に均一化できない可能性がある。一方、光拡散粒子の含有量が30質量%を超えると、光拡散層12の光透過性が低下し、LED装置100〜103からの光取り出し効率が低下するおそれがある。
光拡散粒子の形状は特に制限されないが、光拡散粒子の分散性等の観点から、光拡散粒子が球状であることが好ましい。光拡散粒子の形状は、走査型電子顕微鏡(SEM)や透過型電子顕微鏡(TEM)で確認できる。
(有機ケイ素化合物の硬化物(バインダ))
有機ケイ素化合物の硬化物は、前記光拡散粒子を結着するバインダである。光拡散層12に含まれる有機ケイ素化合物の硬化物(バインダ)の量は、光拡散層全質量に対して、70〜97質量%であることが好ましく、より好ましくは80〜95質量%である。有機ケイ素化合物の硬化物の量が70質量%未満であると、光拡散層の強度が十分とならない場合がある。一方、有機ケイ素化合物の硬化物の含有量が95質量%を超えると、相対的に光拡散粒子の量が減少し、光拡散性が十分とならない場合がある。
有機ケイ素化合物の硬化物は、前記光拡散粒子を結着するバインダである。光拡散層12に含まれる有機ケイ素化合物の硬化物(バインダ)の量は、光拡散層全質量に対して、70〜97質量%であることが好ましく、より好ましくは80〜95質量%である。有機ケイ素化合物の硬化物の量が70質量%未満であると、光拡散層の強度が十分とならない場合がある。一方、有機ケイ素化合物の硬化物の含有量が95質量%を超えると、相対的に光拡散粒子の量が減少し、光拡散性が十分とならない場合がある。
有機ケイ素化合物の種類は、特に制限されないが、(i)ポリシラザンオリゴマー、もしくは(ii)シラン化合物のモノマーまたはそのオリゴマーであることが好ましい。
(i)ポリシラザンオリゴマーは、一般式(I):(R1R2SiNR3)nで表される。一般式(I)中、R1、R2およびR3は、それぞれ独立して水素原子またはアルキル基、アリール基、ビニル基、またはシクロアルキル基を表すが、R1、R2、R3のうち少なくとも1つは水素原子であり、好ましくはすべてが水素原子である。nは1〜60の整数を表す。ポリシラザンオリゴマーの分子形状はいかなる形状であってもよく、例えば、直鎖状または環状であってもよい。
ポリシラザンの硬化物は、上記式(I)で表されるポリシラザンオリゴマーを、必要に応じて反応促進剤、及び溶媒の存在下、加熱、エキシマ光処理、UV光処理すること等で得られる。
(ii)シラン化合物またはそのオリゴマーは、2官能シラン化合物、3官能シラン化合物、もしくは4官能シラン化合物のモノマーまたはそのオリゴマーでありうる。
光拡散層12のバインダ(有機ケイ素化合物の硬化物)は、特に3官能シラン化合物及び4官能シラン化合物のモノマーまたはそのオリゴマーの重合体(ポリシロキサン)であることが好ましい。バインダが3官能シラン化合物と4官能シラン化合物との共重合体の硬化物(ポリシロキサン)であると、架橋密度の高い膜が形成されるため、光拡散層12の強度が高まる。また、被塗布面に存在する水酸基と、ポリシロキサン中のケイ素とがシロキサン結合するため、被塗布面と光拡散層12との密着性が高まる。その一方で、ポリシロキサン中に残存する3官能シラン化合物由来の有機基によって、光拡散層12と粘着層21との密着性や光拡散層12と封止材22との密着性も高まる。
3官能シラン化合物及び4官能シラン化合物の重合比率は、3:7〜7:3であることが好ましく、4:6〜6:4であることがより好ましい。4官能シラン化合物の重合比率が過剰であると、ポリシロキサンの架橋度が過剰に高くなり、光拡散層12にクラックが生じやすくなる。また、ポリシロキサン中に残存する有機基の量が少なくなるため、光拡散層12と粘着層21との密着性が十分に高まらないおそれがある。一方、3官能シラン化合物の重合比率が過剰であると、ポリシロキサン中に、3官能シラン化合物由来の有機基が多量に残存する。そのため、被塗布面に存在する水酸基と、ポリシロキサン中のケイ素との間でのポリシロキサン結合量が少なくなり、光拡散層12と被塗布面との密着性が十分とならないおそれがある。
光拡散層12のバインダ(有機ケイ素化合物の硬化物)は、2官能シラン化合物及び3官能シラン化合物のモノマーまたはそのオリゴマーの重合体(ポリシロキサン)でもありうる。2官能シラン化合物及び3官能シラン化合物の重合比率は1:9〜4:6であることが好ましく、1:9〜3:7であることが好ましい。重合比率が上記範囲であると、ガラス基板11表面に存在する水酸基と、ポリシロキサン中のケイ素との間でのポリシロキサン結合量が十分であるため、光拡散層12とガラス基板11との密着性が十分に高まる。一方、2官能シラン化合物及び3官能シラン化合物由来の有機基によって、光拡散層12と粘着層21との密着性が十分に高まる。
光拡散層12のバインダ(有機ケイ素化合物の硬化物)は、2官能シラン化合物、3官能シラン化合物、及び4官能シラン化合物のモノマーまたはそのオリゴマーの重合体でもありうる。2官能シラン化合物と3官能シラン化合物との重合比率が1:9〜4:6であり、2官能シラン化合物と前記3官能シラン化合物の重合体に対して4官能シラン化合物の重合比率が9:1〜7:3であることが好ましい。
4官能シラン化合物の例には、下記一般式(II)で表される化合物が含まれる。
Si(OR4)4 …(II)
上記一般式(II)中、R4はそれぞれ独立にアルキル基またはフェニル基を表し、好ましくは炭素数1〜5のアルキル基、またはフェニル基を表す。
Si(OR4)4 …(II)
上記一般式(II)中、R4はそれぞれ独立にアルキル基またはフェニル基を表し、好ましくは炭素数1〜5のアルキル基、またはフェニル基を表す。
4官能シラン化合物の具体例には、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラプロポキシシランテトラブトキシシラン、テトラペンチルオキシシラン、テトラフェニルオキシシラン、トリメトキシモノエトキシシラン、ジメトキシジエトキシシラン、トリエトキシモノメトキシシラン、トリメトキシモノプロポキシシラン、モノメトキシトリブトキシシラン、モノメトキシトリペンチルオキシシラン、モノメトキシトリフェニルオキシシラン、ジメトキシジプロポキシシラン、トリプロポキシモノメトキシシラン、トリメトキシモノブトキシシラン、ジメトキシジブトキシシラン、トリエトキシモノプロポキシシラン、ジエトキシジプロポキシシラン、トリブトキシモノプロポキシシラン、ジメトキシモノエトキシモノブトキシシラン、ジエトキシモノメトキシモノブトキシシラン、ジエトキシモノプロポキシモノブトキシシラン、ジプロポキシモノメトキシモノエトキシシラン、ジプロポキシモノメトキシモノブトキシシラン、ジプロポキシモノエトキシモノブトキシシラン、ジブトキシモノメトキシモノエトキシシラン、ジブトキシモノエトキシモノプロポキシシラン、モノメトキシモノエトキシモノプロポキシモノブトキシシランなどのアルコキシシラン、またはアリールオキシシラン等が含まれる。これらの中でもテトラメトキシシラン、テトラエトキシシランが好ましい。
3官能シラン化合物の例には、下記一般式(III)で表される化合物が含まれる。
R5Si(OR6)3 …(III)
上記一般式(III)中、R5は、それぞれ独立にアルキル基またはフェニル基を表し、好ましくは炭素数1〜5のアルキル基、またはフェニル基を表す。また、R6は、水素原子またはアルキル基を表す。
R5Si(OR6)3 …(III)
上記一般式(III)中、R5は、それぞれ独立にアルキル基またはフェニル基を表し、好ましくは炭素数1〜5のアルキル基、またはフェニル基を表す。また、R6は、水素原子またはアルキル基を表す。
3官能シラン化合物の具体例には、トリメトキシシラン、トリエトキシシラン、トリプロポキシシラン、トリペンチルオキシシラン、トリフェニルオキシシラン、ジメトキシモノエトキシシラン、ジエトキシモノメトキシシラン、ジプロポキシモノメトキシシラン、ジプロポキシモノエトキシシラン、ジペンチルオキシルモノメトキシシラン、ジペンチルオキシモノエトキシシラン、ジペンチルオキシモノプロポキシシラン、ジフェニルオキシルモノメトキシシラン、ジフェニルオキシモノエトキシシラン、ジフェニルオキシモノプロポキシシラン、メトキシエトキシプロポキシシラン、モノプロポキシジメトキシシラン、モノプロポキシジエトキシシラン、モノブトキシジメトキシシラン、モノペンチルオキシジエトキシシラン、モノフェニルオキシジエトキシシラン等のモノヒドロシラン化合物;メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、メチルトリプロポキシシラン、メチルトリペンチルオキシシラン、メチルモノメトキシジエトキシシラン、メチルモノメトキシジプロポキシシラン、メチルモノメトキシジペンチルオキシシラン、メチルモノメトキシジフェニルオキシシラン、メチルメトキシエトキシプロポキシシラン、メチルモノメトキシモノエトキシモノブトキシシラン等のモノメチルシラン化合物;エチルトリメトキシシラン、エチルトリプロポキシシラン、エチルトリペンチルオキシシラン、エチルトリフェニルオキシシラン、エチルモノメトキシジエトキシシラン、エチルモノメトキシジプロポキシシラン、エチルモノメトキシジペンチルオキシシラン、エチルモノメトキシジフェニルオキシシラン、エチルモノメトキシモノエトキシモノブトキシシラン等のモノエチルシラン化合物;プロピルトリメトキシシラン、プロピルトリエトキシシラン、プロピルトリペンチルオキシシラン、プロピルトリフェニルオキシシラン、プロピルモノメトキシジエトキシシラン、プロピルモノメトキシジプロポキシシラン、プロピルモノメトキシジペンチルオキシシラン、プロピルモノメトキシジフェニルオキシシラン、プロピルメトキシエトキシプロポキシシラン、プロピルモノメトキシモノエトキシモノブトキシシラン等のモノプロピルシラン化合物;ブチルトリメトキシシラン、ブチルトリエトキシシラン、ブチルトリプロポキシシラン、ブチルトリペンチルオキシシラン、ブチルトリフェニルオキシシラン、ブチルモノメトキシジエトキシシラン、ブチルモノメトキシジプロポキシシラン、ブチルモノメトキシジペンチルオキシシラン、ブチルモノメトキシジフェニルオキシシラン、ブチルメトキシエトキシプロポキシシラン、ブチルモノメトキシモノエトキシモノブトキシシラン等のモノブチルシラン化合物が含まれる。
これらの3官能シラン化合物の中でも、一般式(III)で表されるR5がメチル基である化合物が、反応性等の観点から好ましい。一般式(III)で表されるR5がメチル基である3官能シラン化合物の例には、メチルトリメトキシシラン、及びメチルトリエトキシシランが含まれ、メチルトリメトキシシランであることが特に好ましい。
2官能シラン化合物の例には、下記一般式(IV)で表される化合物が含まれる。
R7 2Si(OR8)2 …(IV)
上記一般式(IV)中、R7はそれぞれ独立にアルキル基またはフェニル基を表し、好ましくは炭素数1〜5のアルキル基、またはフェニル基を表す。また、R8は水素原子またはアルキル基を表す。
R7 2Si(OR8)2 …(IV)
上記一般式(IV)中、R7はそれぞれ独立にアルキル基またはフェニル基を表し、好ましくは炭素数1〜5のアルキル基、またはフェニル基を表す。また、R8は水素原子またはアルキル基を表す。
2官能のシラン化合物の具体例には、ジメトキシシラン、ジエトキシシラン、ジプロポキシシラン、ジペンチルオキシシラン、ジフェニルオキシシラン、メトキシエトキシシラン、メトキシプロポキシシラン、メトキシペンチルオキシシラン、メトキシフェニルオキシシラン、エトキシプロポキシシラン、エトキシペンチルオキシシラン、エトキシフェニルオキシシラン、メチルジメトキシシラン、メチルメトキシエトキシシラン、メチルジエトキシシラン、メチルメトキシプロポキシシラン、メチルメトキシペンチルオキシシラン、メチルメトキシフェニルオキシシラン、エチルジプロポキシシラン、エチルメトキシプロポキシシラン、エチルジペンチルオキシシラン、エチルジフェニルオキシシラン、プロピルジメトキシシラン、プロピルメトキシエトキシシラン、プロピルエトキシプロポキシシラン、プロピルジエトキシシラン、プロピルジペンチルオキシシラン、プロピルジフェニルオキシシラン、ブチルジメトキシシラン、ブチルメトキシエトキシシラン、ブチルジエトキシシラン、ブチルエトキシプロポキシシシラン、ブチルジプロポキシシラン、ブチルメチルジペンチルオキシシラン、ブチルメチルジフェニルオキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、ジメチルメトキシエトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、ジメチルジペンチルオキシシラン、ジメチルジフェニルオキシシラン、ジメチルエトキシプロポキシシラン、ジメチルジプロポキシシラン、ジエチルジメトキシシラン、ジエチルメトキシプロポキシシラン、ジエチルジエトキシシラン、ジエチルエトキシプロポキシシラン、ジプロピルジメトキシシラン、ジプロピルジエトキシシラン、ジプロピルジペンチルオキシシラン、ジプロピルジフェニルオキシシラン、ジブチルジメトキシシラン、ジブチルジエトキシシラン、ジブチルジプロポキシシラン、ジブチルメトキシペンチルオキシシラン、ジブチルメトキシフェニルオキシシラン、メチルエチルジメトキシシラン、メチルエチルジエトキシシラン、メチルエチルジプロポキシシラン、メチルエチルジペンチルオキシシラン、メチルエチルジフェニルオキシシラン、メチルプロピルジメトキシシラン、メチルプロピルジエトキシシラン、メチルブチルジメトキシシラン、メチルブチルジエトキシシラン、メチルブチルジプロポキシシラン、メチルエチルエトキシプロポキシシラン、エチルプロピルジメトキシシラン、エチルプロピルメトキシエトキシシラン、ジプロピルジメトキシシラン、ジプロピルメトキシエトキシシラン、プロピルブチルジメトキシシラン、プロピルブチルジエトキシシラン、ジブチルメトキシエトキシシラン、ジブチルメトキシプロポキシシラン、ジブチルエトキシプロポキシシラン等が含まれる。これらの中でもジメトキシシラン、ジエトキシシラン、メチルジメトキシシラン、メチルジエトキシシランが好ましい。
ポリシロキサンは、上記シラン化合物のモノマーまたはそのオリゴマーを、必要に応じて酸触媒、水、及び溶媒の存在下、加熱処理すること等で得られる。
(金属酸化物微粒子)
光拡散層12には、平均一次粒径が100nm未満の金属酸化物微粒子が含まれてもよい。光拡散層12に金属酸化物微粒子が含まれると、光拡散層12の表面に微少な凹凸が生じる。この凹凸によっても前述した範囲の表面粗さが形成されうる。よって、光拡散層12と粘着層21又は封止材22との間にアンカー効果が生じ、光拡散層12と粘着層21又は封止材22との密着性が高まりやすい。また、金属酸化物微粒子によって光拡散層12に含まれる光拡散粒子同士の隙間が埋まるため、光拡散層12の強度が高まり、光拡散層12にクラックが生じ難くなる。
光拡散層12には、平均一次粒径が100nm未満の金属酸化物微粒子が含まれてもよい。光拡散層12に金属酸化物微粒子が含まれると、光拡散層12の表面に微少な凹凸が生じる。この凹凸によっても前述した範囲の表面粗さが形成されうる。よって、光拡散層12と粘着層21又は封止材22との間にアンカー効果が生じ、光拡散層12と粘着層21又は封止材22との密着性が高まりやすい。また、金属酸化物微粒子によって光拡散層12に含まれる光拡散粒子同士の隙間が埋まるため、光拡散層12の強度が高まり、光拡散層12にクラックが生じ難くなる。
金属酸化物微粒子の平均一次粒径は100nm未満であり、好ましくは5nm以上100nm未満、より好ましくは5〜80nm、さらに好ましくは5〜50nmである。金属酸化物微粒子の平均一次粒径が100nm未満であると、光拡散粒子同士の隙間に金属酸化物微粒子が入り込みやすくなり、光拡散層12の強度が高まりやすい。また、金属酸化物微粒子の平均一次粒径が5nm以上であると、光拡散層12表面に前述した範囲の表面粗さとなる凹凸が形成されやすく、前述のアンカー効果が得られやすい。
金属酸化物微粒子の種類は、特に制限はないが、酸化ジルコニウム、酸化チタン、酸化セリウム、酸化ニオブ、及び酸化亜鉛の群から選ばれる少なくとも1種であることが好ましい。特に、膜強度が高くなるとの観点から、酸化ジルコニウム微粒子が含まれることが好ましい。光拡散層12には、金属酸化物微粒子が1種のみ含まれてもよく、2種以上が含まれてもよい。
金属酸化物微粒子は、表面がシランカップリング剤やチタンカップリング剤で処理されたものであってもよい。金属酸化物微粒子の表面が処理されていると、金属酸化物微粒子が光拡散層12中に均一に分散されやすくなる。
光拡散層12に含まれる金属酸化物微粒子の量は、光拡散層全質量に対して、1〜30質量%であることが好ましく、より好ましくは1〜20質量%であり、さらに好ましくは2〜10質量%である。金属酸化物微粒子の含有量が1質量%未満であると、光拡散層12と光拡散層12が形成された後にその上に形成される層との界面におけるアンカー効果や、膜の強度が十分に高まらない。一方、金属酸化物微粒子の含有量が30質量%を超えると、相対的にバインダの量が少なくなり、光拡散層12の膜強度が低下するおそれがある。
(粘土鉱物)
光拡散層12には、粘土鉱物が含まれてもよい。光拡散層12に粘土鉱物が含まれると、光拡散層12の強度が高まりやすい。粘土鉱物の例には、天然または合成の、ヘクトライト、サポナイト、スチブンサイト、ハイデライト、モンモリロナイト、ノントライト、ベントナイト等のスメクタイト属粘土鉱物や、Na型テトラシリシックフッ素雲母、Li型テトラシリシックフッ素雲母、Na型フッ素テニオライト、Li型フッ素テニオライト等の膨潤性雲母属粘土鉱物およびバーミキュラライトやカオリナイト、アルミニウムケイ酸塩化合物、またはこれらの混合物が含まれる。粘土鉱物は、表面をアンモニウム塩等で修飾(表面処理)されたものであってもよい。
光拡散層12には、粘土鉱物が含まれてもよい。光拡散層12に粘土鉱物が含まれると、光拡散層12の強度が高まりやすい。粘土鉱物の例には、天然または合成の、ヘクトライト、サポナイト、スチブンサイト、ハイデライト、モンモリロナイト、ノントライト、ベントナイト等のスメクタイト属粘土鉱物や、Na型テトラシリシックフッ素雲母、Li型テトラシリシックフッ素雲母、Na型フッ素テニオライト、Li型フッ素テニオライト等の膨潤性雲母属粘土鉱物およびバーミキュラライトやカオリナイト、アルミニウムケイ酸塩化合物、またはこれらの混合物が含まれる。粘土鉱物は、表面をアンモニウム塩等で修飾(表面処理)されたものであってもよい。
ここで言うアルミニウムケイ酸塩化合物は、主な構成元素を珪素(Si)、アルミニウム(Al)、酸素(O)および水素(H)とし、多数のSi−O−Al結合で組み立てられた和水珪酸アルミニウムである。例えばイモゴライトが挙げられる。そして、その外径が2.0〜2.5nm、内径が1.0〜1.5nm、長さが数百nmのチューブ状の形態を有するものが好ましい。
光拡散層12に含まれる粘土鉱物の量は、光拡散層12の全質量に対して0.3〜20質量%であることが好ましく、より好ましく0.5〜15質量%である。粘土鉱物粒子の濃度が0.5質量%未満であると、光拡散層12の強度が十分に高まらない場合がある。一方、粘土鉱物粒子の濃度が20質量%を超えると、相対的に光拡散粒子の量が少なくなり、十分な光拡散が得られないおそれがある。
(金属アルコキシドまたは金属キレートの硬化物)
光拡散層12には、Si元素以外の2価以上の金属元素の金属アルコキシドまたは金属キレートの硬化物が含まれてもよい。図1〜4のLED装置100〜103において光拡散層12に金属アルコキシドまたは金属キレートの硬化物が含まれると、光拡散層12と被塗布面との密着性が高まる。金属アルコキシドまたは金属キレートに含まれる金属が、被塗布面の水酸基等と、メタロキサン結合を形成するためである。
光拡散層12には、Si元素以外の2価以上の金属元素の金属アルコキシドまたは金属キレートの硬化物が含まれてもよい。図1〜4のLED装置100〜103において光拡散層12に金属アルコキシドまたは金属キレートの硬化物が含まれると、光拡散層12と被塗布面との密着性が高まる。金属アルコキシドまたは金属キレートに含まれる金属が、被塗布面の水酸基等と、メタロキサン結合を形成するためである。
光拡散層12に含まれる、金属アルコキシドまたは金属キレート由来の金属元素(Si元素を除く)の量は、光拡散層に含まれるSi元素のモル数に対して、0.5〜20モル%であることが好ましく、より好ましくは1〜10モル%である。金属元素の量が、0.5モル%未満であると、光拡散層12と被塗布面との密着性が十分に高まらない。一方、金属アルコキシドまたは金属キレートの硬化物量が多くなると光拡散粒子の量が相対的に減少するため、光拡散層12の光拡散性が低下するおそれがある。金属元素の量、及びSi元素の量は、エネルギー分散型X線分光法(EDX)で算出できる。
金属アルコキシドまたは金属キレートに含まれる金属元素の種類は、2価以上の金属元素(Siを除く)であれば特に制限されないが、4族または13族の元素であることが好ましい。すなわち、金属アルコキシドまたは金属キレートは、具体的には、下記の一般式(V)で表される化合物であることが好ましい。
Mm+XnYm-n …(V)
一般式(V)中、Mは4族または13族の金属元素を表し、mはMの価数(3または4)を表す。Xは加水分解性基を表し、nはX基の数(2以上4以下の整数)を表す。ただし、m≧nである。Yは1価の有機基を表す。
Mm+XnYm-n …(V)
一般式(V)中、Mは4族または13族の金属元素を表し、mはMの価数(3または4)を表す。Xは加水分解性基を表し、nはX基の数(2以上4以下の整数)を表す。ただし、m≧nである。Yは1価の有機基を表す。
一般式(V)において、Mで表される4族または13族の金属元素は、アルミニウム、ジルコニウム、チタンであることが好ましく、ジルコニウムであることが特に好ましい。ジルコニウム元素を含むアルコキシドまたはキレートの硬化物は、一般的なLEDチップ2の発光波長域(特に青色光(波長420〜485nm)に吸収波長を有さない。そのためジルコニウムのアルコキシドまたはキレートの硬化物に、LEDチップ2からの光等が吸収され難い。
一般式(V)において、Xで表される加水分解性基は、水で加水分解され、水酸基を生成する基でありうる。加水分解性基の好ましい例には、炭素数が1〜5の低級アルコキシ基、アセトキシ基、ブタノキシム基、クロル基等が含まれる。一般式(V)において、Xで表される基は、全て同一の基であってもよく、異なる基であってもよい。
Xで表される加水分解性基は、前述のように、金属元素が被塗布面の水酸基等とメタロキサン結合を形成する際に、加水分解される。そのため加水分解後に生成される化合物が中性であり、かつ軽沸である基が好ましい。そこで、Xで表される基は、炭素数1〜5の低級アルコキシ基であることが好ましく、より好ましくはメトキシ基、またはエトキシ基である。
一般式(V)において、Yで表される1価の有機基は、一般的なシランカップリング剤に含まれる1価の有機基でありうる。具体的には、炭素数が1〜1000、好ましくは500以下、より好ましくは100以下、さらに好ましくは40以下、特に好ましくは6以下である脂肪族基、脂環族基、芳香族基、脂環芳香族基でありうる。Yで表される有機基は、脂肪族基、脂環族基、芳香族基、及び脂環芳香族基が連結基を介して結合した基であってもよい。連結基は、O、N、S等の原子またはこれらを含む原子団であってもよい。
Yで表される有機基は、置換基を有してもよい。置換基の例には、F、Cl、Br、I等のハロゲン原子;ビニル基、メタクリロキシ基、アクリロキシ基、スチリル基、メルカプト基、エポキシ基、エポキシシクロヘキシル基、グリシドキシ基、アミノ基、シアノ基、ニトロ基、スルホン酸基、カルボキシ基、ヒドロキシ基、アシル基、アルコキシ基、イミノ基、フェニル基等の有機基が含まれる。
一般式(V)で表される、アルミニウム元素を含む金属アルコキシドまたは金属キレートの具体例には、アルミニウムトリイソプロポキシド、アルミニウムトリn−ブトキシド、アルミニウムトリt−ブトシキド、アルミニウムトリエトキシド等が含まれる。
一般式(V)で表される、ジルコニウム元素を含む金属アルコキシドまたは金属キレートの具体例には、ジルコニウムテトラメトキシド、ジルコニウムテトラエトキシド、ジルコニウムテトラn−プロポキシド、ジルコニウムテトラi−プロポキシド、ジルコニウムテトラn−ブトキシド、ジルコニウムテトラi−ブトキシド、ジルコニウムテトラt−ブトキシド、ジルコニウムジメタクリレートジブトキシド、ジブトキシジルコニウムビス(エチルアセトアセテート)等が含まれる。
一般式(V)で表されるチタン元素を含む金属アルコキシドまたは金属キレートの具体例には、チタンテトライソプロポキシド、チタンテトラn−ブトキシド、チタンテトラi−ブトキシド、チタンメタクリレートトリイソプロポキシド、チタンテトラメトキシプロポキシド、チタンテトラn−プロポキシド、チタンテトラエトキシド、チタンラクテート、チタニウムビス(エチルヘキソキシ)ビス(2−エチル−3−ヒドロキシヘキソキシド)、チタンアセチルアセトネート等が含まれる。
ただし、上記で例示した金属アルコキシドまたは金属キレートは、入手容易な市販の有機金属アルコキシドまたは金属キレートの一部である。科学技術総合研究所発行の「カップリング剤最適利用技術」9章のカップリング剤及び関連製品一覧表に示される金属アルコキシドまたは金属キレートの硬化物も、本実施形態に適用し得る。
・粘着層
粘着層21は、発光部材10と波長変換・光拡散部材20とを貼り合わせる層である。具体的には、発光部材10の光取り出し面に波長変換・光拡散部材20が対向するように貼り合わせる層である。粘着層21は、図1又は3に示されるように、凹状のパッケージ1の凹部の周囲、つまり発光部材10の光取り出し面の外周と、波長変換・光拡散部材20との間に、枠状に形成されてもよい。また、図2に示されるように、発光部材10と波長変換・光拡散部材20との間の全面に形成されてもよい。また、図4に示されるように、LEDチップ2と波長変換・光拡散部材20との間の全面に形成されてもよい。図3では、波長変換・光拡散部材20と封止材22との間に、空隙層があるが、波長変換・光拡散部材20と封止材22とが密着していてもよい。
粘着層21は、発光部材10と波長変換・光拡散部材20とを貼り合わせる層である。具体的には、発光部材10の光取り出し面に波長変換・光拡散部材20が対向するように貼り合わせる層である。粘着層21は、図1又は3に示されるように、凹状のパッケージ1の凹部の周囲、つまり発光部材10の光取り出し面の外周と、波長変換・光拡散部材20との間に、枠状に形成されてもよい。また、図2に示されるように、発光部材10と波長変換・光拡散部材20との間の全面に形成されてもよい。また、図4に示されるように、LEDチップ2と波長変換・光拡散部材20との間の全面に形成されてもよい。図3では、波長変換・光拡散部材20と封止材22との間に、空隙層があるが、波長変換・光拡散部材20と封止材22とが密着していてもよい。
粘着層21の厚みは、LED装置の構成等に応じて、適宜選択されるが、通常0.05〜0.3μmであることが好ましく、より好ましくは0.05〜0.2μmである。粘着層21の厚みが薄すぎると、発光部材10と波長変換・光拡散部材20とを十分に貼り合わせることができないおそれがある。一方、粘着層21の厚みが厚すぎると、光透過性が低下し、LED装置100〜102からの光取り出し効率が低下する場合がある。
粘着層21の種類は特に制限されず、アクリル系、ウレタン系、ゴム系、シリコーン系の粘着層等でありうる。発光部材10及び波長変換・光拡散部材20との密着性、及び取り扱い性の観点等から、シリコーン系の粘着層が好ましい。
・封止材
封止材22は、水分や大気中の酸素による劣化を防ぐため、パッケージ1を封止して外部雰囲気から遮断するものである。封止材22としては、例えば、ビスフェノールAタイプやFタイプ、ノボラック樹脂などのエポキシ化合物を用いることができる。エポキシ化合物とオキセタン化合物などの酸無水物を共存させ、スルホニウム塩、ホスホニウム塩などの酸発生剤を開始剤として重合し、これを一定時間高温下に放置することで硬化させる方法を用いることができる。
封止材22は、水分や大気中の酸素による劣化を防ぐため、パッケージ1を封止して外部雰囲気から遮断するものである。封止材22としては、例えば、ビスフェノールAタイプやFタイプ、ノボラック樹脂などのエポキシ化合物を用いることができる。エポキシ化合物とオキセタン化合物などの酸無水物を共存させ、スルホニウム塩、ホスホニウム塩などの酸発生剤を開始剤として重合し、これを一定時間高温下に放置することで硬化させる方法を用いることができる。
2.LED装置の製造方法
図1〜4のLED装置100〜103を製造する方法には、以下の工程が含まれる。
1)パッケージと、このパッケージに実装されたLEDチップと、必要に応じてLEDチップを被覆する封止材とを有する発光部材を準備する工程
2)ガラス基板と、このガラス基板上に形成された光拡散層及び波長変換層とを有する波長変換・光拡散部材を準備する工程
3)発光部材及び/または波長変換・光拡散部材上に粘着層を形成し、発光部材及び波長変換・光拡散部材を重ね合わせ、これらを接着する工程
図1〜4のLED装置100〜103を製造する方法には、以下の工程が含まれる。
1)パッケージと、このパッケージに実装されたLEDチップと、必要に応じてLEDチップを被覆する封止材とを有する発光部材を準備する工程
2)ガラス基板と、このガラス基板上に形成された光拡散層及び波長変換層とを有する波長変換・光拡散部材を準備する工程
3)発光部材及び/または波長変換・光拡散部材上に粘着層を形成し、発光部材及び波長変換・光拡散部材を重ね合わせ、これらを接着する工程
1)発光部材準備工程
発光部材の準備は、(i)パッケージにLEDチップを実装し、(ii)必要に応じてこのLEDチップ上に、封止材の層を形成する工程等でありうる。
発光部材の準備は、(i)パッケージにLEDチップを実装し、(ii)必要に応じてこのLEDチップ上に、封止材の層を形成する工程等でありうる。
(i)パッケージのメタル部(配線)と、LEDチップとを電気的に接続することで、LEDチップをパッケージに実装する。LEDチップ及びメタル部は、前述のように、配線を介して接続してもよく、突起電極を介して接続してもよい。
(ii)LEDチップの実装後、少なくともLEDチップの発光面を覆うように、封止材の層を形成する。
2)波長変換・光拡散部材準備工程
波長変換・光拡散部材を準備する工程は、ガラス基板上に、前述の光拡散粒子及び有機ケイ素化合物が含まれる光拡散層形成用組成物を塗布する工程と、前述の蛍光体粒子及びバインダが含まれる波長変換層形成用組成物を塗布する工程と、でありうる。なお、波長変換・光拡散部材の層構成に応じてどちらの工程を先に行うかを決めることができる。
波長変換・光拡散部材を準備する工程は、ガラス基板上に、前述の光拡散粒子及び有機ケイ素化合物が含まれる光拡散層形成用組成物を塗布する工程と、前述の蛍光体粒子及びバインダが含まれる波長変換層形成用組成物を塗布する工程と、でありうる。なお、波長変換・光拡散部材の層構成に応じてどちらの工程を先に行うかを決めることができる。
光拡散層形成用組成物には、前述の有機ケイ素化合物及び光拡散粒子以外に、前述の金属酸化物微粒子、粘土鉱物、金属アルコキシドまたは金属キレート、溶媒等が含まれてもよい。
光拡散層形成用組成物に含まれる有機ケイ素化合物の量は、光拡散層形成用組成物の全質量に対して5〜50質量%であることが好ましい。なお、有機ケイ素化合物が、シラン化合物のオリゴマーである場合、シラン化合物を重合してオリゴマーを調製する。シラン化合物のオリゴマーの調製方法については、後述する。
光拡散層形成用組成物に含まれる溶媒は、有機ケイ素化合物を溶解または分散可能なものであれば特に制限はない。例えば水との相溶性に優れた水性溶媒であってもよく、また、水との相溶性が低い非水性溶媒であってもよい。
光拡散層形成用組成物に含まれる溶媒の沸点は150℃以上であることが好ましい。沸点が150℃以上の有機溶媒が含まれると、光拡散層形成用組成物の保存安定性が向上し、光拡散層形成用組成物を塗布装置から安定して塗布できる。一方、光拡散層形成用組成物の乾燥性の観点から、溶媒の沸点は250℃以下であることが好ましい。
光拡散層形成用組成物に含まれる溶媒には、2価以上の多価脂肪族アルコールが含まれることが特に好ましい。多価アルコールが含まれると、光拡散層形成用組成物の粘度が高まり、光拡散粒子等が沈殿し難くなる。2価以上の多価脂肪族アルコールの例には、例えばエチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、グリセリン、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール等が含まれる。
光拡散層形成用組成物に含まれる多価アルコールの量は、光拡散層形成用組成物全体に対して、1〜15質量%であることが好ましく、より好ましくは1〜10質量%であり、さらに好ましくは3〜10質量%である。
光拡散層形成用組成物には、有機ケイ素化合物(特にポリシラザンオリゴマー)と共に、反応促進剤が含まれてもよい。反応促進剤は、酸または塩基のいずれであってもよい。反応促進剤の例には、トリエチルアミン、ジエチルアミン、N,N−ジエチルエタノールアミン、N,N−ジメチルエタノールアミン、トリエタノールアミン、及びトリエチルアミン等のアミン;塩酸、シュウ酸、フマル酸、スルホン酸、及び酢酸等の酸;ニッケル、鉄、パラジウム、イリジウム、白金、チタン、アルミニウムを含む金属カルボン酸塩等が含まれる。反応促進剤は、金属カルボン酸塩であることが、特に好ましい。反応促進剤の添加量は、ポリシラザンオリゴマーの質量に対して0.01〜5mol%であることが好ましい。
光拡散層形成用組成物の塗布方法は特に制限されず、その例には、バーコート法、スピンコート法、スプレーコート法、ディスペンサー塗布法等が含まれる。
バーコート法に用いる卓上コーターの例には、三井電機精機株式会社製 TC-1等があり、ワイヤーバーの例には、テスター産業株式会社製のワイヤーバー等がある。ワイヤーバーのワイヤー径は、光拡散層形成用組成物の膜厚に応じて適宜選択される。また、卓上コーターの塗工速度は光拡散層形成用組成物の粘度、及び光拡散層の所望の厚みに応じて適宜選択されるが、一般的には、1〜3m/分とすることができる。また、卓上コーターで光拡散層形成用組成物を塗布する場合には、平坦性の高いコーター台の上にガラス板を載置し、光拡散層形成用組成物を塗布することが好ましい。
スピンコート法に用いるスピンコーターの例には、ミカサ株式会社製 スピンコーター MS−A100等がある。スピンコーターの回転数は、光拡散層形成用組成物の粘度、及び光拡散層の厚み等に応じて、適宜選択される。一般的には、300rpm程度に設定することができる。
スプレーコート法で、光拡散層形成用組成物をガラス基板11上に塗布する場合の例を、図8を用いて説明する。図8は、光拡散層形成用組成物を塗布するためのスプレー装置の概略図である。図8に示される塗布装置200において、塗布液タンク210内の光拡散層形成用組成物220は、圧力をかけられて連結管230を通じてヘッド240に供給される。ヘッド240に供給された光拡散層形成用組成物220は、ノズル250から吐出されて、ガラス基板11上に塗布される。ノズル250からの塗布液の吐出は風圧によって行われる。ノズル250の先端に開閉自在な開口部を設けて、この開口部を開閉操作して、吐出作業のオン・オフを制御する構成としてもよい。
光拡散層形成用組成物の塗布工程では、下記(1)〜(4)の操作や条件設定などをおこなう。
(1)ノズル250の先端部をガラス基板11の直上に配置して光拡散層形成用組成物270をガラス基板11の真上から噴射する。
(1)ノズル250の先端部をガラス基板11の直上に配置して光拡散層形成用組成物270をガラス基板11の真上から噴射する。
(2)光拡散層形成用組成物220の噴射量を、光拡散層形成用組成物の粘度や目的の膜厚に応じて制御する。同一の条件で塗布をする限り、噴射量を一定とし、単位面積当たりの塗布量を一定とする。光拡散層形成用組成物220の噴射量の経時的なバラツキは10%以内とし、好ましくは1%以内とする。光拡散層形成用組成物220の噴射量は、ガラス基板11に対するノズル250の相対移動速度と、ノズル250からの噴射圧力などで調整する。一般的には、光拡散層形成用組成物の粘度が高い場合、ノズルの相対移動速度を遅くし、かつ噴射圧力を高く設定する。ノズルの相対移動速度は通常、約30mm/s〜200mm/s程度であり、噴射圧力は通常、約0.01MPa〜0.4MPa程度である。
また、噴射圧力を調整することで噴射中の乾燥状態を調整することができるため、これにより表面粗さを調整することができる。噴射圧力を低くすると噴射中に乾燥しやすいので表面粗さは大きくなる。一方、噴射圧力を低くすると噴射中に乾燥しにくいので表面粗さは小さくなる。なお、ノズル250とガラス基板11との距離を調整することでも表面粗さを調整することができる。この場合、距離が長くなると噴射中に乾燥しやすいので表面粗さは大きくなる。一方、距離を短くすると噴射中に乾燥しにくいので表面粗さは小さくなる。
(3)光拡散層形成用組成物220を塗布する際には、塗布装置200の環境雰囲気(温度・湿度)を一定とし、光拡散層形成用組成物220の噴射を安定させる。特に、有機ケイ素化合物がポリシラザンである場合、ポリシラザンは吸湿性を有しているため、分散液220が固化する可能性がある。そこで、光拡散層形成用組成物220を噴射するときの湿度を低くすることが好ましい。
(4)噴射・塗布工程中に、ノズル250をクリーニングしてもよい。この場合、塗布装置200の近傍に、洗浄液を貯留したクリーニングタンクを設置する。そして、分散液220の噴射の休止中などに、ノズル250の先端部をクリーニングタンク中に浸漬させ、ノズル250の先端部の乾燥を防ぐ。また、噴射・塗布工程の休止中には、光拡散層形成用組成物220が硬化してノズル250の噴射孔がつまる恐れがあるので、ノズル250をクリーニングタンク中に浸漬させるか、噴射・塗布工程の開始時にノズル250をクリーニングすることが好ましい。
光拡散層形成用組成物をいずれの方法で塗布した場合においても、光拡散層形成用組成物の塗布後、光拡散層形成用組成物に含まれる溶媒を乾燥により除去する。併せて、光拡散層形成用組成物に含まれる有機ケイ素化合物を焼成によって硬化させる。光拡散層形成用組成物を乾燥・硬化させる際の温度は、20〜200℃であることが好ましく、より好ましくは25〜150℃である。温度が20℃未満であると、溶媒が十分に揮発しない可能性がある。一方、温度が200℃を超えると、LEDチップに悪影響を及ぼす可能性がある。また、乾燥・硬化時間は、製造効率の面から、0.1〜30分であることが好ましく、より好ましくは0.1〜15分である。有機ケイ素化合物がポリシラザンオリゴマーである場合には、波長170〜230nmの範囲のVUV放射線(例えばエキシマ光)を塗膜に照射して硬化させた後に、さらに加熱硬化を行うことで、より緻密な膜が形成される。
(シラン化合物のオリゴマーの調製方法)
前述の光拡散層形成用組成物に含まれるシラン化合物のオリゴマー(ポリシロキサンオリゴマー)は、以下の方法で調製できる。シラン化合物のモノマーを、酸触媒、水、有機溶媒の存在下で加水分解し、縮合反応させる。シラン化合物のオリゴマーの質量平均分子量は、反応条件(特に反応時間)等で調整する。
前述の光拡散層形成用組成物に含まれるシラン化合物のオリゴマー(ポリシロキサンオリゴマー)は、以下の方法で調製できる。シラン化合物のモノマーを、酸触媒、水、有機溶媒の存在下で加水分解し、縮合反応させる。シラン化合物のオリゴマーの質量平均分子量は、反応条件(特に反応時間)等で調整する。
光拡散層形成用組成物に含まれるシラン化合物のオリゴマーの質量平均分子量は、好ましくは1000〜3000であり、より好ましくは1200〜2700であり、さらに好ましくは1500〜2000である。光拡散層形成用組成物に含まれるシラン化合物のオリゴマーの質量平均分子量が1000未満であると、光拡散層形成用組成物の粘度が低くなり、光拡散層形成時に、液はじき等が生じやすくなる。一方、光拡散層形成用組成物に含まれるシラン化合物のオリゴマーの質量平均分子量が3000を超えると、光拡散層形成用組成物の粘度が高くなり、均一な膜形成が困難となる場合がある。質量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーで測定される値(ポリスチレン換算)である。
シラン化合物のオリゴマー調製用の酸触媒は、シラン化合物の加水分解時に触媒として作用するものであればよく、有機酸または無機酸のいずれであってもよい。無機酸の例には、硫酸、リン酸、硝酸、塩酸等が含まれ、リン酸及び硝酸が特に好ましい。また、有機酸の例には、ギ酸、シュウ酸、フマル酸、マレイン酸、氷酢酸、無水酢酸、プロピオン酸、及びn−酪酸など、カルボン酸残基を有する化合物;有機スルホン酸、及び有機スルホン酸のエステル化物(有機硫酸エステル、有機亜硫酸エステル)など、硫黄含有酸残基を有する化合物が含まれる。
シラン化合物のオリゴマー調製用の酸触媒は、下記一般式(VI)で表わされる有機スルホン酸であることが特に好ましい。
R8−SO3H …(VI)
上記一般式(VI)において、R8で表される炭化水素基は、直鎖状、分岐鎖状、環状の飽和もしくは不飽和の炭素数1〜20の炭化水素基である。環状の炭化水素基の例には、フェニル基、ナフチル基、またはアントリル基等の芳香族炭化水素基が含まれ、好ましくはフェニル基である。また、一般式(VI)においてR8で表される炭化水素基は、置換基を有してもよい。置換基の例には、直鎖状、分岐鎖状、または環状の、炭素数1〜20の飽和若しくは不飽和の炭化水素基;フッ素原子等のハロゲン原子;スルホン酸基;カルボキシル基;水酸基;アミノ基;シアノ基等が含まれる。
R8−SO3H …(VI)
上記一般式(VI)において、R8で表される炭化水素基は、直鎖状、分岐鎖状、環状の飽和もしくは不飽和の炭素数1〜20の炭化水素基である。環状の炭化水素基の例には、フェニル基、ナフチル基、またはアントリル基等の芳香族炭化水素基が含まれ、好ましくはフェニル基である。また、一般式(VI)においてR8で表される炭化水素基は、置換基を有してもよい。置換基の例には、直鎖状、分岐鎖状、または環状の、炭素数1〜20の飽和若しくは不飽和の炭化水素基;フッ素原子等のハロゲン原子;スルホン酸基;カルボキシル基;水酸基;アミノ基;シアノ基等が含まれる。
上記一般式(VI)で表わされる有機スルホン酸は、特にノナフルオロブタンスルホン酸、メタンスルホン酸、トリフルオロメタンスルホン酸、またはドデシルベンゼンスルホン酸であることが好ましい。
シラン化合物のオリゴマー調製時に添加する酸触媒の量は、オリゴマー調製液全量に対して1〜1000質量ppmであることが好ましく、より好ましくは5〜800質量ppmである。
シラン化合物のオリゴマー調製時に添加する水の量によって、得られるポリシロキサンの膜質が変化する。したがって、目的とする膜質に応じて、オリゴマー調製時の水添加率を調整することが好ましい。水添加率とは、オリゴマー調製液に含まれるシラン化合物のアルコキシ基またはアリールオキシ基のモル数に対する、添加する水分子のモル数の割合(%)である。水添加率は、50〜200%であることが好ましく、より好ましくは75〜180%である。水添加率を、50%以上とすることで、光拡散層の膜質が安定する。また200%以下とすることで光拡散層形成用組成物の保存安定性が良好となる。
シラン化合物のオリゴマー調製時に添加する溶媒の例には、メタノール、エタノール、プロパノール、n−ブタノール等の一価アルコール;メチル−3−メトキシプロピオネート、エチル−3−エトキシプロピオネート等のアルキルカルボン酸エステル;エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、グリセリン、トリメチロールプロパン、ヘキサントリオール等の多価アルコール;エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノプロピルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノプロピルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノプロピルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル等の多価アルコールのモノエーテル類、あるいはこれらのモノアセテート類;酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル等のエステル類;アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソアミルケトン等のケトン類;エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、エチレングリコールジプロピルエーテル、エチレングリコールジブチルエーテル、プロピレングリコールジメチルエーテル、プロピレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールメチルエチルエーテル等の多価アルコールの水酸基をすべてアルキルエーテル化した多価アルコールエーテル類;等が含まれる。これらは1種単独で添加してもよく、また2種以上を添加してもよい。
波長変換層の形成方法は、波長変換層のバインダの種類等によって、適宜選択される。
a)バインダが透明樹脂である場合には、前述の蛍光体粒子と、前述の透明樹脂またはその前駆体と、溶媒とを含む波長変換層形成用組成物を塗布して波長変換層を形成することができる。バインダが透明樹脂である場合の波長変換層形成用組成物に含まれる溶媒は、上記透明樹脂またはその前駆体を溶解させることが可能なものであれば、その種類は特に制限されない。溶媒の例には、トルエン、キシレンなどの炭化水素類;アセトン、メチルエチルケトンなどのケトン類;ジエチルエーテル、テトラヒドロフランなどのエーテル類;プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチルアセテートなどのエステル類等が含まれる。
この波長変換層形成用組成物の塗布方法は特に制限されず、前述した光拡散層形成用組成物の塗布方法と同様の方法を用いることができる。
波長変換層形成用組成物の塗布後、波長変換層形成用組成物を硬化させる。波長変換層形成用組成物の硬化方法や硬化条件は、透明樹脂の種類により適宜選択される。硬化方法の一例として、加熱硬化が挙げられる。
b)バインダが透光性セラミックである場合には、前述の蛍光体粒子と、前述の透光性セラミック前駆体とを含む波長変換層形成用組成物を塗布し、透光性セラミック前駆体を硬化させることで、波長変換層を形成することができる。波長変換層形成用組成物には、必要に応じて、前述の粘土鉱物粒子、無機粒子、及び溶媒が含まれる。前述の粘土鉱物粒子や無機粒子が含まれると、波長変換層形成用組成物の粘度が高まり、蛍光体粒子が沈降し難くなる。
バインダが透光性セラミックである場合の波長変換層形成用組成物に含まれる溶媒は、水や、水との相溶性に優れた有機溶媒、さらには水との相溶性が低い有機溶媒でありうる。溶媒の例には、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノールなどの1価の脂肪族アルコールや、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、グリセリン、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール等の2価以上の多価アルコールが含まれる。
溶媒の沸点は150℃以上であることが好ましい。沸点が150℃以上の有機溶媒が含まれると、波長変換層形成用組成物の保存安定性が向上し、波長変換層形成用組成物を塗布装置から安定して塗布できる。一方、波長変換層形成用組成物の乾燥性の観点から、溶媒の沸点は250℃以下であることが好ましい。
また、溶媒には、水が含まれてもよい。水が含まれると、前述の粘土鉱物粒子が膨潤し、波長変換層形成用組成物の粘度がより高まる。ただし、水に不純物が含まれると、粘土鉱物粒子の膨潤を阻害するおそれがある。そこで、溶媒に含まれる水を純水とすることが好ましい。
この波長変換層形成用組成物の塗布方法は特に制限されず、前述した光拡散層形成用組成物の塗布方法と同様の方法を用いることができる。
波長変換層形成用組成物の塗布後、溶媒の乾燥、及び透光性セラミック前駆体の硬化を行う。乾燥・硬化時の温度は、通常20〜200℃であり、好ましくは25〜150℃である。温度が20℃未満であると、溶媒が十分に揮発せず、透光性セラミック前駆体が硬化しない可能性がある。一方、200℃を超えると、LEDチップに悪影響を及ぼす可能性がある。また、乾燥・硬化時間は、製造効率の面から、通常0.1〜30分であり、好ましくは0.1〜15分である。
c)バインダが透光性セラミックである場合には、蛍光体粒子と、透光性セラミック前駆体とを、2液にわけて塗布してもよい。具体的には、前述の蛍光体粒子、粘土鉱物粒子、無機粒子、及び溶媒を含む蛍光体分散液を塗布して蛍光体層を形成し、この蛍光体層上に透光性セラミック前駆体及び溶媒を含む透光性セラミック層用組成物を塗布して波長変換層を形成する。
蛍光体分散液及び透光性セラミック層用組成物に含まれる溶媒は、蛍光体粒子と、透光性セラミック前駆体とを一液で塗布する場合と同様の溶媒でありうる。また、蛍光体分散液の塗布方法や、透光性セラミック層用組成物の塗布方法や、乾燥・硬化方法についてもこれらを一液で塗布する場合の方法と同様でありうる。
3)粘着層形成工程及び貼り合わせ工程
前述の発光部材、及び波長変換・光拡散部材の形成後、これらのいずれか一方、もしくは両方に粘着層を形成し、これらを貼り合わせる。例えば図1、3に示されるように、凹部を有するパッケージ1と、波長変換・光拡散部材20の周囲とを貼り合わせる場合には、パッケージ1の凹部の周囲、及び波長変換・光拡散部材20のいずれか一方、もしくは両方に粘着層21を枠状に形成して、発光部材10及び波長変換・光拡散部材20を貼り合わせる。また、例えば図2に示されるように、発光部材10上面の全面、及び波長変換・光拡散部材20を貼り合わせる場合には、発光部材10及び波長変換・光拡散部材20のいずれか一方、もしくは両方に粘着層21を形成して、発光部材10及び波長変換・光拡散部材20を貼り合わせる。
前述の発光部材、及び波長変換・光拡散部材の形成後、これらのいずれか一方、もしくは両方に粘着層を形成し、これらを貼り合わせる。例えば図1、3に示されるように、凹部を有するパッケージ1と、波長変換・光拡散部材20の周囲とを貼り合わせる場合には、パッケージ1の凹部の周囲、及び波長変換・光拡散部材20のいずれか一方、もしくは両方に粘着層21を枠状に形成して、発光部材10及び波長変換・光拡散部材20を貼り合わせる。また、例えば図2に示されるように、発光部材10上面の全面、及び波長変換・光拡散部材20を貼り合わせる場合には、発光部材10及び波長変換・光拡散部材20のいずれか一方、もしくは両方に粘着層21を形成して、発光部材10及び波長変換・光拡散部材20を貼り合わせる。
粘着層の形成方法は、特に制限されず、公知の粘着層の形成方法でありうる。例えば、粘着剤をフィルム状に形成した粘着シートを準備し、これを発光部材及び/または波長変換・光拡散部材に貼着して、粘着層を形成してもよい。また、粘着剤を発光部材及び/または波長変換・光拡散部材に直接塗布してもよい。粘着剤を直接塗布する方法の例には、コンマコーターによる塗布、各種印刷法による印刷、スプレー塗布装置による塗布、ディスペンサーによる塗布等がある。
発光部材10と波長変換・光拡散部材20との貼着後、必要に応じて、粘着剤を硬化させる。粘着剤の効果方法の例には、加熱硬化、紫外線照射による硬化等がある。
以下、本発明を実施例により更に詳細に説明する。しかしながら、本発明の範囲はこれによって何ら制限を受けない。
(1)パッケージ及びLEDチップの準備
白色顔料を含むポリフタル酸アミド(PPA)樹脂からなり、リードフレームが一体成型されたパッケージを準備した。パッケージは、3.2mm×2.8mm×1.8mmの直方体に、開口径2.4mm、壁面角度45°、深さ0.85mmの円錐台状の凹部が形成されたものとした。このパッケージに設けられた電極部分と、LEDチップとを、金ワイヤーで接続し、LEDチップをパッケージに実装した。LEDチップの外形は、305μm×330μm×100μmとした。また、LEDチップのピーク波長は、475nmとした。
白色顔料を含むポリフタル酸アミド(PPA)樹脂からなり、リードフレームが一体成型されたパッケージを準備した。パッケージは、3.2mm×2.8mm×1.8mmの直方体に、開口径2.4mm、壁面角度45°、深さ0.85mmの円錐台状の凹部が形成されたものとした。このパッケージに設けられた電極部分と、LEDチップとを、金ワイヤーで接続し、LEDチップをパッケージに実装した。LEDチップの外形は、305μm×330μm×100μmとした。また、LEDチップのピーク波長は、475nmとした。
(2)波長変換層形成用組成物の準備
・波長変換層形成用組成物A
テトラメトキシシラン3.25g、メタノール4.00g、及びアセトン4.00gを混合し、これを撹拌した。この混合液にさらに、水5.46g、60%硝酸4.7μLを加えて3時間撹拌し、ポリシロキサン溶液を得た。続いてポリシロキサン溶液に、黄色蛍光体(根本特殊化学製、YAG 450C205(体積平均粒径 粒径D50 20.5μm))6.5gを混合し、波長変換層形成用組成物Aを調製した。
・波長変換層形成用組成物A
テトラメトキシシラン3.25g、メタノール4.00g、及びアセトン4.00gを混合し、これを撹拌した。この混合液にさらに、水5.46g、60%硝酸4.7μLを加えて3時間撹拌し、ポリシロキサン溶液を得た。続いてポリシロキサン溶液に、黄色蛍光体(根本特殊化学製、YAG 450C205(体積平均粒径 粒径D50 20.5μm))6.5gを混合し、波長変換層形成用組成物Aを調製した。
・波長変換層形成用組成物B
有機ケイ素化合物(信越シリコーン社製、KER2600)と、黄色蛍光体(根本特殊化学製、YAG 450C205(体積平均粒径 粒径D50 20.5μm))とを混合し、波長変換層形成用組成物Bを調製した。波長変換層形成用組成物Bにおける黄色蛍光体の濃度は、5質量%とした。
有機ケイ素化合物(信越シリコーン社製、KER2600)と、黄色蛍光体(根本特殊化学製、YAG 450C205(体積平均粒径 粒径D50 20.5μm))とを混合し、波長変換層形成用組成物Bを調製した。波長変換層形成用組成物Bにおける黄色蛍光体の濃度は、5質量%とした。
(3)LED装置の作製
[比較例1]
LEDチップを実装したパッケージの凹部に、波長変換層形成用組成物Bをディスペンサーでポッティングした。これを150℃で2時間静置し、波長変換層を形成し、パッケージ、LEDチップ、及び波長変換層を有する発光部材を得た。
[比較例1]
LEDチップを実装したパッケージの凹部に、波長変換層形成用組成物Bをディスペンサーでポッティングした。これを150℃で2時間静置し、波長変換層を形成し、パッケージ、LEDチップ、及び波長変換層を有する発光部材を得た。
[比較例2]
ポリエステル樹脂(東洋紡績社製 バイロン220)50gと、希釈溶剤(帝国インキ社製 G−004溶剤)50gとを混合し、ポリエステル樹脂溶液を作製した。作製したポリエステル樹脂溶液100g、イソシアネート系硬化剤(帝国インキ社製 210硬化剤)5g、ガラス用補強剤(帝国インキ社製)0.5g、消泡剤(帝国インキ社製)1g、酸化ケイ素微粒子(洞海化学工業社製 サンスフェアNP−30)5.6g、アクリル樹脂微粒子(積水化成品工業社製 MBX−8)7.8g、及びアクリル−スチレン共重合体の微粒子(積水化成品工業社製)11.1gを混合し、光拡散層形成用組成物を調製した。
ポリエステル樹脂(東洋紡績社製 バイロン220)50gと、希釈溶剤(帝国インキ社製 G−004溶剤)50gとを混合し、ポリエステル樹脂溶液を作製した。作製したポリエステル樹脂溶液100g、イソシアネート系硬化剤(帝国インキ社製 210硬化剤)5g、ガラス用補強剤(帝国インキ社製)0.5g、消泡剤(帝国インキ社製)1g、酸化ケイ素微粒子(洞海化学工業社製 サンスフェアNP−30)5.6g、アクリル樹脂微粒子(積水化成品工業社製 MBX−8)7.8g、及びアクリル−スチレン共重合体の微粒子(積水化成品工業社製)11.1gを混合し、光拡散層形成用組成物を調製した。
厚さ100μm、大きさ100mm×100mmのガラス板上に、前記光拡散層形成用組成物をバーコート法で塗布した。光拡散層形成用組成物を120℃で10分間、大気圧下で乾燥させて、ガラス基板と光拡散層とが積層された光拡散部材を作製した。光拡散層の乾燥後の膜厚は1μmであった。
この光拡散部材の光拡散層上に、粘着剤(信越化学工業社製LPS−5547)を塗布し、粘着層を形成した。その後、光拡散部材の光拡散層と、比較例1で作製した発光部材の波長変換層とを対向させて、貼り合わせ、LED装置を得た。
[比較例3]
テトラメトキシシラン3.25g、メタノール4.00g、及びアセトン4.00gを混合し、これを撹拌した。この混合液にさらに、水5.46g、60%硝酸4.7μLを加えて3時間撹拌し、ポリシロキサン溶液を得た。続いてポリシロキサン溶液に、酸化チタン(富士チタン工業 TA−100 粒径600nm)0.13g及び1,3−ブタンジオール2gを混合して、光拡散層形成用組成物を調製した。
テトラメトキシシラン3.25g、メタノール4.00g、及びアセトン4.00gを混合し、これを撹拌した。この混合液にさらに、水5.46g、60%硝酸4.7μLを加えて3時間撹拌し、ポリシロキサン溶液を得た。続いてポリシロキサン溶液に、酸化チタン(富士チタン工業 TA−100 粒径600nm)0.13g及び1,3−ブタンジオール2gを混合して、光拡散層形成用組成物を調製した。
厚さ100μm、大きさ100mm×100mmのガラス板上に、光拡散層形成用組成物をバーコート法で塗布した。光拡散層形成用組成物を150℃で1時間、大気圧下で乾燥させて、ガラス基板と光拡散層とが積層された光拡散部材を作製した。光拡散層の乾燥後の膜厚は1μmであった。
この光拡散部材の光拡散層上に、粘着剤(信越化学工業社製LPS−5547)を塗布し、粘着層を形成した。光拡散部材の光拡散層と、比較例1で作製した発光部材の波長変換層とを対向させて、貼り合わせ、LED装置を得た。
(実施例1)
テトラメトキシシラン3.25g、メタノール4.00g、及びアセトン4.00gを混合し、これを撹拌した。この混合液にさらに、水5.46g、60%硝酸4.7μLを加えて3時間撹拌し、ポリシロキサン溶液を得た。続いてポリシロキサン溶液に、酸化チタン(富士チタン工業 TA−100 粒径600nm)0.13g及び1,3−ブタンジオール2gを混合して、光拡散層形成用組成物を調製した。
テトラメトキシシラン3.25g、メタノール4.00g、及びアセトン4.00gを混合し、これを撹拌した。この混合液にさらに、水5.46g、60%硝酸4.7μLを加えて3時間撹拌し、ポリシロキサン溶液を得た。続いてポリシロキサン溶液に、酸化チタン(富士チタン工業 TA−100 粒径600nm)0.13g及び1,3−ブタンジオール2gを混合して、光拡散層形成用組成物を調製した。
厚さ100μm、大きさ100mm×100mmのガラス板上に、光拡散層形成用組成物をバーコート法で塗布した。光拡散層形成用組成物を150℃で1時間、大気圧下で乾燥させて、ガラス基板と光拡散層とが積層された光拡散部材を作製した。光拡散層の乾燥後の膜厚は1.5μmであった。
この光拡散部材の光拡散層上に、前述した波長変換層形成用組成物Aをバーコート法で所望の厚さに塗布した。波長変換層形成用組成物Aを150℃で1時間、大気圧下で乾燥させて、図5に示した、ガラス基板と光拡散層と波長変換層とが積層された波長変換・光拡散部材を作製した。
パッケージにLEDチップを実装し、発光部材を得た。パッケージの基板の上面に粘着剤(信越化学工業社製LPS−5547)を塗布し、粘着層を形成した。その後、波長変換・光拡散部材の波長変換層と、粘着層とを対向させて、貼り合わせ、図1に示されるLED装置を得た。
(実施例2)
ポリシラザン(AZエレクトロニックマテリアルズ社製 NN120;ポリシラザン20質量%、ジブチルエーテル80質量%)7.0gと、酸化チタン(富士チタン工業 TA−100 粒径600nm)0.05gを混合して、光拡散層形成用組成物を調製した。以下は実施例1と同様にして、図1に示されるLED装置を得た。
ポリシラザン(AZエレクトロニックマテリアルズ社製 NN120;ポリシラザン20質量%、ジブチルエーテル80質量%)7.0gと、酸化チタン(富士チタン工業 TA−100 粒径600nm)0.05gを混合して、光拡散層形成用組成物を調製した。以下は実施例1と同様にして、図1に示されるLED装置を得た。
(実施例3)
メチルトリメトキシシラン0.60g、テトラメトキシシラン2.60g、メタノール4.00g、アセトン4.00gを混合し、これを撹拌した。この混合液にさらに、水5.46g、60%硝酸4.7μLを加えて3時間撹拌し、3官能成分:4官能成分=2:8のポリシロキサンを含むポリシロキサン溶液を得た。続いて前記ポリシロキサン溶液に、酸化チタン(富士チタン工業 TA−100 粒径600nm)0.13g、及び1,3−ブタンジオール2gを混合して光拡散層形成用組成物を調製した。以下は実施例1と同様にして、図1に示されるLED装置を得た。
メチルトリメトキシシラン0.60g、テトラメトキシシラン2.60g、メタノール4.00g、アセトン4.00gを混合し、これを撹拌した。この混合液にさらに、水5.46g、60%硝酸4.7μLを加えて3時間撹拌し、3官能成分:4官能成分=2:8のポリシロキサンを含むポリシロキサン溶液を得た。続いて前記ポリシロキサン溶液に、酸化チタン(富士チタン工業 TA−100 粒径600nm)0.13g、及び1,3−ブタンジオール2gを混合して光拡散層形成用組成物を調製した。以下は実施例1と同様にして、図1に示されるLED装置を得た。
(実施例4)
メチルトリメトキシシラン2.40g、テトラメトキシシラン0.65g、メタノール4.00g、アセトン4.00gを混合し、これを撹拌した。この混合液にさらに、水5.46g、60%硝酸4.7μLを加えて3時間撹拌し、3官能成分:4官能成分=8:2のポリシロキサンを含むポリシロキサン溶液を得た。続いて前記ポリシロキサン溶液に、酸化チタン(富士チタン工業 TA−100 粒径600nm)0.13g、及び1,3−ブタンジオール2gを混合して光拡散層形成用組成物を調製した。以下は実施例1と同様にして、図1に示されるLED装置を得た。
メチルトリメトキシシラン2.40g、テトラメトキシシラン0.65g、メタノール4.00g、アセトン4.00gを混合し、これを撹拌した。この混合液にさらに、水5.46g、60%硝酸4.7μLを加えて3時間撹拌し、3官能成分:4官能成分=8:2のポリシロキサンを含むポリシロキサン溶液を得た。続いて前記ポリシロキサン溶液に、酸化チタン(富士チタン工業 TA−100 粒径600nm)0.13g、及び1,3−ブタンジオール2gを混合して光拡散層形成用組成物を調製した。以下は実施例1と同様にして、図1に示されるLED装置を得た。
(実施例5)
メチルトリメトキシシラン0.90g、テトラメトキシシラン2.40g、メタノール4.00g、及びアセトン4.00gを混合し、これを撹拌した。この混合液にさらに、水5.46g、60%硝酸4.7μLを加えて3時間撹拌し、3官能成分:4官能成分=3:7のポリシロキサンを含むポリシロキサン溶液を得た。続いて前記ポリシロキサン溶液に、酸化チタン(富士チタン工業 TA−100 粒径600nm)0.13g、1,3−ブタンジオール2gを混合して光拡散層形成用組成物を調製した。以下は実施例1と同様にして、図1に示されるLED装置を得た。
メチルトリメトキシシラン0.90g、テトラメトキシシラン2.40g、メタノール4.00g、及びアセトン4.00gを混合し、これを撹拌した。この混合液にさらに、水5.46g、60%硝酸4.7μLを加えて3時間撹拌し、3官能成分:4官能成分=3:7のポリシロキサンを含むポリシロキサン溶液を得た。続いて前記ポリシロキサン溶液に、酸化チタン(富士チタン工業 TA−100 粒径600nm)0.13g、1,3−ブタンジオール2gを混合して光拡散層形成用組成物を調製した。以下は実施例1と同様にして、図1に示されるLED装置を得た。
(実施例6)
メチルトリメトキシシラン1.20g、テトラメトキシシラン1.85g、メタノール4.00g、アセトン4.00gを混合し、これを撹拌した。この混合液にさらに、水5.46g及び60%硝酸4.7μLを加えて3時間撹拌し、3官能成分:4官能成分=4:6のポリシロキサンを含むポリシロキサン溶液を得た。続いて前記ポリシロキサン溶液に、酸化チタン(富士チタン工業 TA−100 粒径600nm)0.13g、1,3−ブタンジオール2gを混合して光拡散層形成用組成物を調製した。以下は実施例1と同様にして、図1に示されるLED装置を得た。
メチルトリメトキシシラン1.20g、テトラメトキシシラン1.85g、メタノール4.00g、アセトン4.00gを混合し、これを撹拌した。この混合液にさらに、水5.46g及び60%硝酸4.7μLを加えて3時間撹拌し、3官能成分:4官能成分=4:6のポリシロキサンを含むポリシロキサン溶液を得た。続いて前記ポリシロキサン溶液に、酸化チタン(富士チタン工業 TA−100 粒径600nm)0.13g、1,3−ブタンジオール2gを混合して光拡散層形成用組成物を調製した。以下は実施例1と同様にして、図1に示されるLED装置を得た。
(実施例7)
メチルトリメトキシシラン1.80g、テトラメトキシシラン1.30g、メタノール4.00g、及びアセトン4.00gを混合し、これを撹拌した。さらに、水5.46g及び60%硝酸4.7μLを加えて3時間撹拌し、3官能成分:4官能成分=4:6のポリシロキサンを含むポリシロキサン溶液を得た。続いて前記ポリシロキサン溶液に、酸化チタン(富士チタン工業 TA−100 粒径600nm)0.13g及び1,3−ブタンジオール2gを混合して光拡散層形成用組成物を調製した。以下は実施例1と同様にして、図1に示されるLED装置を得た。
メチルトリメトキシシラン1.80g、テトラメトキシシラン1.30g、メタノール4.00g、及びアセトン4.00gを混合し、これを撹拌した。さらに、水5.46g及び60%硝酸4.7μLを加えて3時間撹拌し、3官能成分:4官能成分=4:6のポリシロキサンを含むポリシロキサン溶液を得た。続いて前記ポリシロキサン溶液に、酸化チタン(富士チタン工業 TA−100 粒径600nm)0.13g及び1,3−ブタンジオール2gを混合して光拡散層形成用組成物を調製した。以下は実施例1と同様にして、図1に示されるLED装置を得た。
(実施例8)
メチルトリメトキシシラン2.40g、テトラメトキシシラン0.65g、メタノール4.00g、及びアセトン4.00gを混合し、これを撹拌した。この混合液にさらに、水5.46g及び60%硝酸4.7μLを加えて3時間撹拌し、3官能成分:4官能成分=4:6のポリシロキサンを含むポリシロキサン溶液を得た。続いて前記ポリシロキサン溶液に、酸化チタン(富士チタン工業 TA−100 粒径600nm)0.13g、及び1,3−ブタンジオール2gを混合して光拡散層形成用組成物を調製した。以下は実施例1と同様にして、図1に示されるLED装置を得た。
メチルトリメトキシシラン2.40g、テトラメトキシシラン0.65g、メタノール4.00g、及びアセトン4.00gを混合し、これを撹拌した。この混合液にさらに、水5.46g及び60%硝酸4.7μLを加えて3時間撹拌し、3官能成分:4官能成分=4:6のポリシロキサンを含むポリシロキサン溶液を得た。続いて前記ポリシロキサン溶液に、酸化チタン(富士チタン工業 TA−100 粒径600nm)0.13g、及び1,3−ブタンジオール2gを混合して光拡散層形成用組成物を調製した。以下は実施例1と同様にして、図1に示されるLED装置を得た。
(実施例9)
メチルトリメトキシシラン1.20g、テトラメトキシシラン1.95g、メタノール4.00g、及びアセトン4.00gを混合、撹拌した。この混合液にさらに、水5.46g、及び60%硝酸4.7μLを加えて3時間撹拌し、3官能成分:4官能成分=4:6のポリシロキサンを含むポリシロキサン溶液を得た。続いて前記ポリシロキサン溶液に、硫酸バリウム(堺化学工業 BF−10 粒径600nm)0.13g、1,3−ブタンジオール2gを混合して光拡散層形成用組成物を調製した。以下は実施例1と同様にして、図1に示されるLED装置を得た。
メチルトリメトキシシラン1.20g、テトラメトキシシラン1.95g、メタノール4.00g、及びアセトン4.00gを混合、撹拌した。この混合液にさらに、水5.46g、及び60%硝酸4.7μLを加えて3時間撹拌し、3官能成分:4官能成分=4:6のポリシロキサンを含むポリシロキサン溶液を得た。続いて前記ポリシロキサン溶液に、硫酸バリウム(堺化学工業 BF−10 粒径600nm)0.13g、1,3−ブタンジオール2gを混合して光拡散層形成用組成物を調製した。以下は実施例1と同様にして、図1に示されるLED装置を得た。
(実施例10)
メチルトリメトキシシラン1.20g、テトラメトキシシラン1.95g、メタノール4.00g、及びアセトン4.00gを混合し、撹拌した。さらに、水5.46g、及び60%硝酸4.7μLを加えて3時間撹拌し、3官能成分:4官能成分=4:6のポリシロキサンを含むポリシロキサン溶液を得た。続いて前記ポリシロキサン溶液に、平均一次粒径5nmの酸化ジルコニウム(ZrO2)分散液(30wt%メタノール溶液 堺化学株式会社製)0.3g、酸化チタン(富士チタン工業 TA−100 粒径600nm)0.13g、及び1,3−ブタンジオール2gを混合して光拡散層形成用組成物を調製した。以下は実施例1と同様にして、図1に示されるLED装置を得た。
メチルトリメトキシシラン1.20g、テトラメトキシシラン1.95g、メタノール4.00g、及びアセトン4.00gを混合し、撹拌した。さらに、水5.46g、及び60%硝酸4.7μLを加えて3時間撹拌し、3官能成分:4官能成分=4:6のポリシロキサンを含むポリシロキサン溶液を得た。続いて前記ポリシロキサン溶液に、平均一次粒径5nmの酸化ジルコニウム(ZrO2)分散液(30wt%メタノール溶液 堺化学株式会社製)0.3g、酸化チタン(富士チタン工業 TA−100 粒径600nm)0.13g、及び1,3−ブタンジオール2gを混合して光拡散層形成用組成物を調製した。以下は実施例1と同様にして、図1に示されるLED装置を得た。
(実施例11)
メチルトリメトキシシラン1.20g、テトラメトキシシラン1.95g、メタノール4.00g、及びアセトン4.00gを混合し、撹拌した。さらに、水5.46g及び60%硝酸4.7μLを加えて3時間撹拌し、3官能成分:4官能成分=4:6のポリシロキサンを含むポリシロキサン溶液を得た。続いて前記ポリシロキサン溶液に、平均一次粒径5nmの酸化ジルコニウム(ZrO2)分散液(30wt%メタノール溶液 堺化学株式会社製)0.3g、硫酸バリウム(堺化学工業 BF−10 粒径600nm)0.13g、及び1,3−ブタンジオール2gを混合して光拡散層形成用組成物を調製した。以下は実施例1と同様にして、図1に示されるLED装置を得た。
メチルトリメトキシシラン1.20g、テトラメトキシシラン1.95g、メタノール4.00g、及びアセトン4.00gを混合し、撹拌した。さらに、水5.46g及び60%硝酸4.7μLを加えて3時間撹拌し、3官能成分:4官能成分=4:6のポリシロキサンを含むポリシロキサン溶液を得た。続いて前記ポリシロキサン溶液に、平均一次粒径5nmの酸化ジルコニウム(ZrO2)分散液(30wt%メタノール溶液 堺化学株式会社製)0.3g、硫酸バリウム(堺化学工業 BF−10 粒径600nm)0.13g、及び1,3−ブタンジオール2gを混合して光拡散層形成用組成物を調製した。以下は実施例1と同様にして、図1に示されるLED装置を得た。
(実施例12)
メチルトリメトキシシラン1.20g、テトラメトキシシラン1.95g、メタノール4.00g、及びアセトン4.00gを混合し、撹拌した。さらに、水5.46g、及び60%硝酸4.7μLを加えて3時間撹拌し、3官能成分:4官能成分=4:6のポリシロキサンを含むポリシロキサン溶液を得た。続いて前記ポリシロキサン溶液に、下記のように合成したアルミニウムケイ酸塩化合物 イモゴライト分散液(イモゴライト0.3wt%の水分散液)0.3g、酸化チタン(富士チタン工業 TA−100 粒径600nm)0.13g、及び1,3−ブタンジオール2gを混合して光拡散層形成用組成物を調製した。以下は実施例1と同様にして、図1に示されるLED装置を得た。
メチルトリメトキシシラン1.20g、テトラメトキシシラン1.95g、メタノール4.00g、及びアセトン4.00gを混合し、撹拌した。さらに、水5.46g、及び60%硝酸4.7μLを加えて3時間撹拌し、3官能成分:4官能成分=4:6のポリシロキサンを含むポリシロキサン溶液を得た。続いて前記ポリシロキサン溶液に、下記のように合成したアルミニウムケイ酸塩化合物 イモゴライト分散液(イモゴライト0.3wt%の水分散液)0.3g、酸化チタン(富士チタン工業 TA−100 粒径600nm)0.13g、及び1,3−ブタンジオール2gを混合して光拡散層形成用組成物を調製した。以下は実施例1と同様にして、図1に示されるLED装置を得た。
(アルミニウムケイ酸塩化合物であるイモゴライト分散液の合成)
1L容量の攪拌機付き容器に0.1mol/Lのオルトケイ酸ナトリウム250mLと0.15mol/Lの塩化アルミニウム六水和物250mLを混合し、攪拌しながら1Nの水酸化ナトリウム水溶液50mLを滴下した。この時の溶液は90℃のプレートヒーターにより加熱し、この温度を10時間維持した。次に、濃塩酸を加え、溶液のpHを7.0とした。生成した塩化ナトリウムを水洗により除去し、再度濃塩酸を加え、pHを4.0として100℃に加熱し、24時間維持することでアルミニウムケイ酸塩化合物であるイモゴライト分散液を作製した。
1L容量の攪拌機付き容器に0.1mol/Lのオルトケイ酸ナトリウム250mLと0.15mol/Lの塩化アルミニウム六水和物250mLを混合し、攪拌しながら1Nの水酸化ナトリウム水溶液50mLを滴下した。この時の溶液は90℃のプレートヒーターにより加熱し、この温度を10時間維持した。次に、濃塩酸を加え、溶液のpHを7.0とした。生成した塩化ナトリウムを水洗により除去し、再度濃塩酸を加え、pHを4.0として100℃に加熱し、24時間維持することでアルミニウムケイ酸塩化合物であるイモゴライト分散液を作製した。
(実施例13)
メチルトリメトキシシラン1.20g、テトラメトキシシラン1.95g、メタノール4.00g、及びアセトン4.00gを混合し、撹拌した。さらに、水5.46g、及び60%硝酸4.7μLを加えて3時間撹拌し、3官能成分:4官能成分=4:6のポリシロキサンを含むポリシロキサン溶液を得た。続いて前記ポリシロキサン溶液に、ベンゲル(ホージュン(株)販売の天然ベントナイト)0.09g、酸化チタン(富士チタン工業 TA−100 粒径600nm)0.13g、及び1,3−ブタンジオール2gを混合して光拡散層形成用組成物を調製した。以下は実施例1と同様にして、図1に示されるLED装置を得た。
メチルトリメトキシシラン1.20g、テトラメトキシシラン1.95g、メタノール4.00g、及びアセトン4.00gを混合し、撹拌した。さらに、水5.46g、及び60%硝酸4.7μLを加えて3時間撹拌し、3官能成分:4官能成分=4:6のポリシロキサンを含むポリシロキサン溶液を得た。続いて前記ポリシロキサン溶液に、ベンゲル(ホージュン(株)販売の天然ベントナイト)0.09g、酸化チタン(富士チタン工業 TA−100 粒径600nm)0.13g、及び1,3−ブタンジオール2gを混合して光拡散層形成用組成物を調製した。以下は実施例1と同様にして、図1に示されるLED装置を得た。
(実施例14)
メチルトリメトキシシラン1.20g、テトラメトキシシラン1.95g、メタノール4.00g、及びアセトン4.00gを混合し、撹拌した。さらに、水5.46g、及び60%硝酸4.7μLを加えて3時間撹拌し、3官能成分:4官能成分=4:6のポリシロキサンを含むポリシロキサン溶液を得た。続いて前記ポリシロキサン溶液に、クニビアF(クニミネ工業(株)販売の天然モンモリロナイト)0.09g、酸化チタン(富士チタン工業 TA−100 粒径600nm)0.13g、及び1,3−ブタンジオール2gを混合して光拡散層形成用組成物を調製した。以下は実施例1と同様にして、図1に示されるLED装置を得た。
メチルトリメトキシシラン1.20g、テトラメトキシシラン1.95g、メタノール4.00g、及びアセトン4.00gを混合し、撹拌した。さらに、水5.46g、及び60%硝酸4.7μLを加えて3時間撹拌し、3官能成分:4官能成分=4:6のポリシロキサンを含むポリシロキサン溶液を得た。続いて前記ポリシロキサン溶液に、クニビアF(クニミネ工業(株)販売の天然モンモリロナイト)0.09g、酸化チタン(富士チタン工業 TA−100 粒径600nm)0.13g、及び1,3−ブタンジオール2gを混合して光拡散層形成用組成物を調製した。以下は実施例1と同様にして、図1に示されるLED装置を得た。
(実施例15)
メチルトリメトキシシラン1.20g、テトラメトキシシラン1.95g、メタノール4.00g、及びアセトン4.00gを混合し、撹拌した。さらに、水5.46g、及び60%硝酸4.7μLを加えて3時間撹拌し、3官能成分:4官能成分=4:6のポリシロキサンを含むポリシロキサン溶液を得た。続いて前記ポリシロキサン溶液に、ソマシフ(コープケミカル(株)製の合成膨潤性雲母)0.09g、酸化チタン(富士チタン工業 TA−100 粒径600nm)0.13g、及び1,3−ブタンジオール2gを混合して光拡散層形成用組成物を調製した。以下は実施例1と同様にして、図1に示されるLED装置を得た。
メチルトリメトキシシラン1.20g、テトラメトキシシラン1.95g、メタノール4.00g、及びアセトン4.00gを混合し、撹拌した。さらに、水5.46g、及び60%硝酸4.7μLを加えて3時間撹拌し、3官能成分:4官能成分=4:6のポリシロキサンを含むポリシロキサン溶液を得た。続いて前記ポリシロキサン溶液に、ソマシフ(コープケミカル(株)製の合成膨潤性雲母)0.09g、酸化チタン(富士チタン工業 TA−100 粒径600nm)0.13g、及び1,3−ブタンジオール2gを混合して光拡散層形成用組成物を調製した。以下は実施例1と同様にして、図1に示されるLED装置を得た。
(実施例16)
メチルトリメトキシシラン1.20g、テトラメトキシシラン1.95g、メタノール4.00g、及びアセトン4.00gを混合し、撹拌した。さらに、水5.46g、及び60%硝酸4.7μLを加えて3時間撹拌し、3官能成分:4官能成分=4:6のポリシロキサンを含むポリシロキサン溶液を得た。続いて前記ポリシロキサン溶液に、SWN(コープケミカル(株)製の合成スメクタイト)0.09g、酸化チタン(富士チタン工業 TA−100 粒径600nm)0.13g、及び1,3−ブタンジオール2gを混合して光拡散層形成用組成物を調製した。以下は実施例1と同様にして、図1に示されるLED装置を得た。
メチルトリメトキシシラン1.20g、テトラメトキシシラン1.95g、メタノール4.00g、及びアセトン4.00gを混合し、撹拌した。さらに、水5.46g、及び60%硝酸4.7μLを加えて3時間撹拌し、3官能成分:4官能成分=4:6のポリシロキサンを含むポリシロキサン溶液を得た。続いて前記ポリシロキサン溶液に、SWN(コープケミカル(株)製の合成スメクタイト)0.09g、酸化チタン(富士チタン工業 TA−100 粒径600nm)0.13g、及び1,3−ブタンジオール2gを混合して光拡散層形成用組成物を調製した。以下は実施例1と同様にして、図1に示されるLED装置を得た。
(実施例17)
メチルトリメトキシシラン1.20g、テトラメトキシシラン1.95g、メタノール4.00g、アセトン4.00gを混合し、撹拌した。さらに、水5.46g、60%硝酸4.7μLを加えて3時間撹拌し、3官能成分:4官能成分=4:6のポリシロキサンを含むポリシロキサン溶液を得た。続いて前記ポリシロキサン溶液に、安定化剤としてアセチルアセトン(関東化学社製)をポリシロキサン溶液の全量に対して10質量%添加し、ZrキレートとしてZC−580(マツモトファインケミカル社製)を、その固形分量が、光拡散層形成用組成物の固形分に対して10質量%となるように添加した。さらに、平均一次粒径5nmの酸化ジルコニウム(ZrO2)分散液(30wt%メタノール溶液 堺化学株式会社製)0.3g、酸化チタン(富士チタン工業 TA−100 粒径600nm)0.13g、及び1,3−ブタンジオール2gを混合して光拡散層形成用組成物を調製した。以下は実施例1と同様にして、図1に示されるLED装置を得た。
メチルトリメトキシシラン1.20g、テトラメトキシシラン1.95g、メタノール4.00g、アセトン4.00gを混合し、撹拌した。さらに、水5.46g、60%硝酸4.7μLを加えて3時間撹拌し、3官能成分:4官能成分=4:6のポリシロキサンを含むポリシロキサン溶液を得た。続いて前記ポリシロキサン溶液に、安定化剤としてアセチルアセトン(関東化学社製)をポリシロキサン溶液の全量に対して10質量%添加し、ZrキレートとしてZC−580(マツモトファインケミカル社製)を、その固形分量が、光拡散層形成用組成物の固形分に対して10質量%となるように添加した。さらに、平均一次粒径5nmの酸化ジルコニウム(ZrO2)分散液(30wt%メタノール溶液 堺化学株式会社製)0.3g、酸化チタン(富士チタン工業 TA−100 粒径600nm)0.13g、及び1,3−ブタンジオール2gを混合して光拡散層形成用組成物を調製した。以下は実施例1と同様にして、図1に示されるLED装置を得た。
(実施例18)
メチルトリメトキシシラン1.20g、テトラメトキシシラン1.95g、メタノール4.00g、及びアセトン4.00gを混合し、これを撹拌した。この混合液にさらに、水5.46g及び60%硝酸4.7μLを加えて3時間撹拌し、3官能成分:4官能成分=4:6のポリシロキサンを含むポリシロキサン溶液を得た。続いて前記ポリシロキサン溶液に、安定化剤としてアセチルアセトン(関東化学社製)をポリシロキサン溶液の全量に対して10質量%添加し、Alアルコキシド;ALR15GB(高純度化学社製)を、その固形分量が、光拡散層形成用組成物の固形分に対して10質量%となるように添加した。さらに、平均一次粒径5nmの酸化ジルコニウム(ZrO2)分散液(30wt%メタノール溶液 堺化学株式会社製)0.3g、酸化チタン(富士チタン工業 TA−100 粒径600nm)0.13g、及び1,3−ブタンジオール2gを混合して光拡散層形成用組成物を調製した。以下は実施例1と同様にして、図1に示されるLED装置を得た。
メチルトリメトキシシラン1.20g、テトラメトキシシラン1.95g、メタノール4.00g、及びアセトン4.00gを混合し、これを撹拌した。この混合液にさらに、水5.46g及び60%硝酸4.7μLを加えて3時間撹拌し、3官能成分:4官能成分=4:6のポリシロキサンを含むポリシロキサン溶液を得た。続いて前記ポリシロキサン溶液に、安定化剤としてアセチルアセトン(関東化学社製)をポリシロキサン溶液の全量に対して10質量%添加し、Alアルコキシド;ALR15GB(高純度化学社製)を、その固形分量が、光拡散層形成用組成物の固形分に対して10質量%となるように添加した。さらに、平均一次粒径5nmの酸化ジルコニウム(ZrO2)分散液(30wt%メタノール溶液 堺化学株式会社製)0.3g、酸化チタン(富士チタン工業 TA−100 粒径600nm)0.13g、及び1,3−ブタンジオール2gを混合して光拡散層形成用組成物を調製した。以下は実施例1と同様にして、図1に示されるLED装置を得た。
(実施例19)
メチルトリメトキシシラン1.20g、テトラメトキシシラン1.95g、メタノール4.00g、及びアセトン4.00gを混合し、撹拌した。さらに、水5.46g、及び60%硝酸4.7μLを加えて3時間撹拌し、3官能成分:4官能成分=4:6のポリシロキサンを含むポリシロキサン溶液を得た。続いて前記ポリシロキサン溶液に、平均一次粒径5nmの酸化ジルコニウム(ZrO2)分散液(30wt%メタノール溶液 堺化学株式会社製)0.3g、酸化チタン(富士チタン工業 TA−100 粒径600nm)0.13g、及び1,3−ブタンジオール2gを混合して光拡散層形成用組成物を調製した。
メチルトリメトキシシラン1.20g、テトラメトキシシラン1.95g、メタノール4.00g、及びアセトン4.00gを混合し、撹拌した。さらに、水5.46g、及び60%硝酸4.7μLを加えて3時間撹拌し、3官能成分:4官能成分=4:6のポリシロキサンを含むポリシロキサン溶液を得た。続いて前記ポリシロキサン溶液に、平均一次粒径5nmの酸化ジルコニウム(ZrO2)分散液(30wt%メタノール溶液 堺化学株式会社製)0.3g、酸化チタン(富士チタン工業 TA−100 粒径600nm)0.13g、及び1,3−ブタンジオール2gを混合して光拡散層形成用組成物を調製した。
厚さ100μm、大きさ100mm×100mmのガラス板上に、光拡散層形成用組成物をバーコート法で塗布した。光拡散層形成用組成物を150℃で1時間、大気圧下で乾燥させて、ガラス基板と光拡散層とが積層された光拡散部材を作製した。光拡散層の乾燥後の膜厚は1.5μmであった。
この光拡散部材の光拡散層とは逆側のガラス基板面に、前述した波長変換層形成用組成物Aをバーコート法で所望の厚さに塗布した。波長変換層形成用組成物Aを150℃で1時間、大気圧下で乾燥させて、図6に示した、光拡散層とガラス基板と波長変換層とが積層された波長変換・光拡散部材を作製した。
パッケージにLEDチップを実装し、発光部材を得た。パッケージの基板の上面に粘着剤(信越化学工業社製LPS−5547)を塗布し、粘着層を形成した。その後、波長変換・光拡散部材の波長変換層と、粘着層とを対向させて、貼り合わせ、前述した(b)の構成のLED装置を得た。
(実施例20)
メチルトリメトキシシラン1.20g、テトラメトキシシラン1.95g、メタノール4.00g、及びアセトン4.00gを混合し、撹拌した。さらに、水5.46g、及び60%硝酸4.7μLを加えて3時間撹拌し、3官能成分:4官能成分=4:6のポリシロキサンを含むポリシロキサン溶液を得た。続いて前記ポリシロキサン溶液に、平均一次粒径5nmの酸化ジルコニウム(ZrO2)分散液(30wt%メタノール溶液 堺化学株式会社製)0.3g、酸化チタン(富士チタン工業 TA−100 粒径600nm)0.13g、及び1,3−ブタンジオール2gを混合して光拡散層形成用組成物を調製した。
メチルトリメトキシシラン1.20g、テトラメトキシシラン1.95g、メタノール4.00g、及びアセトン4.00gを混合し、撹拌した。さらに、水5.46g、及び60%硝酸4.7μLを加えて3時間撹拌し、3官能成分:4官能成分=4:6のポリシロキサンを含むポリシロキサン溶液を得た。続いて前記ポリシロキサン溶液に、平均一次粒径5nmの酸化ジルコニウム(ZrO2)分散液(30wt%メタノール溶液 堺化学株式会社製)0.3g、酸化チタン(富士チタン工業 TA−100 粒径600nm)0.13g、及び1,3−ブタンジオール2gを混合して光拡散層形成用組成物を調製した。
厚さ100μm、大きさ100mm×100mmのガラス板上に、前述した波長変換層形成用組成物Aをバーコート法で所望の厚さに塗布した。波長変換層形成用組成物Aを150℃で1時間、大気圧下で乾燥させて、ガラス基板に波長変換層が積層された波長変換部材を作製した。
波長変換部材の波長変換層上に、前述した光拡散層形成用組成物をスプレー法により塗布した。光拡散層形成用組成物を150℃で1時間、大気圧下で乾燥させて、ガラス基板と波長変換層と光拡散層とが積層された波長変換・光拡散部材を作製した。光拡散層の乾燥後の膜厚は断面を走査型電子顕微鏡で観察することで測定したところ1.5μmであった。
パッケージにLEDチップを実装し、発光部材を得た。パッケージの基板の上面に粘着剤(信越化学工業社製LPS−5547)を塗布し、粘着層を形成した。その後、波長変換・光拡散部材の光拡散層と、粘着層とを対向させて、貼り合わせ、前述した(c)の構成のLED装置を得た。
(実施例21)
実施例19で作製した波長変換・光拡散部材を、実施例19とは逆に光拡散層と、粘着層とを対向させて、貼り合わせ、前述した(e)の構成のLED装置を得た。
実施例19で作製した波長変換・光拡散部材を、実施例19とは逆に光拡散層と、粘着層とを対向させて、貼り合わせ、前述した(e)の構成のLED装置を得た。
(実施例22)
実施例10で作製した波長変換・光拡散部材を、実施例10とは逆にガラス基板と、粘着層とを対向させて、貼り合わせ、前述した(d)の構成のLED装置を得た。
実施例10で作製した波長変換・光拡散部材を、実施例10とは逆にガラス基板と、粘着層とを対向させて、貼り合わせ、前述した(d)の構成のLED装置を得た。
(実施例23)
実施例20で作製した波長変換・光拡散部材を、実施例20とは逆にガラス基板と、粘着層とを対向させて、貼り合わせ、前述した(f)の構成のLED装置を得た。
実施例20で作製した波長変換・光拡散部材を、実施例20とは逆にガラス基板と、粘着層とを対向させて、貼り合わせ、前述した(f)の構成のLED装置を得た。
[評価]
実施例及び比較例で作製したLED装置について、LED装置から出射する光の色度ムラ、LED装置の耐久性、光拡散層に発生するクラックの有無、及び光拡散層の密着性を評価した。
実施例及び比較例で作製したLED装置について、LED装置から出射する光の色度ムラ、LED装置の耐久性、光拡散層に発生するクラックの有無、及び光拡散層の密着性を評価した。
(LED装置から出射する光の色度ムラの評価)
実施例及び比較例で作製したLED装置の光出射面の正面を0°とし、0°及び±70°の位置における光の色度(x値)を測定した。色度の測定は、分光放射輝度計(CS−1000A、コニカミノルタセンシング社製)で行った。各LED装置について、LED装置正面(0°)の出射光の色度と、LED装置側方(±70°)の出射光の色度との差(x値の差)を算出した。この値を表1に示す。なお、x値の差の最大値が0.03以上であると、色ムラが大きく実害性があり、x値の差の最大値が0.03未満であれば、色ムラが少なく実害性がないと評価できる。
実施例及び比較例で作製したLED装置の光出射面の正面を0°とし、0°及び±70°の位置における光の色度(x値)を測定した。色度の測定は、分光放射輝度計(CS−1000A、コニカミノルタセンシング社製)で行った。各LED装置について、LED装置正面(0°)の出射光の色度と、LED装置側方(±70°)の出射光の色度との差(x値の差)を算出した。この値を表1に示す。なお、x値の差の最大値が0.03以上であると、色ムラが大きく実害性があり、x値の差の最大値が0.03未満であれば、色ムラが少なく実害性がないと評価できる。
(LED装置の耐久性試験)
実施例及び比較例で作製したLED装置について、150℃の高温槽中で各LED装置を20mAの電流値で1000時間発光させた。発光前後のLED装置について、全光束値を測定した。そして、1000時間発光前の全光束値に対する、1000時間発光後の全光束値の比率((1000時間発光後の全光束値/1000時間発光前の全光束値)×100)を算出した。この比率を表1に示す。当該比率が90%未満であると劣化が著しいと評価でき、比率が90%以上であると、ほとんど劣化が無いと評価できる。
実施例及び比較例で作製したLED装置について、150℃の高温槽中で各LED装置を20mAの電流値で1000時間発光させた。発光前後のLED装置について、全光束値を測定した。そして、1000時間発光前の全光束値に対する、1000時間発光後の全光束値の比率((1000時間発光後の全光束値/1000時間発光前の全光束値)×100)を算出した。この比率を表1に示す。当該比率が90%未満であると劣化が著しいと評価でき、比率が90%以上であると、ほとんど劣化が無いと評価できる。
(光拡散層に発生するクラックの有無、及び光拡散層の密着性)
実施例及び比較例で作製したLED装置について、ヒートショック試験機によるヒートショック試験を行い、クラックの発生の有無と、密着性を評価した。ヒートショック試験では、LED装置を−40℃にて30分保存した後、100℃にて30分保存する工程を1サイクルとし、これを3000サイクル行った。ヒートショック試験後に、光拡散層にクラックが発生したか、顕微鏡(オリンパス社製BX50)で確認し、以下のように評価した。
クラック評価
×・・・クラックが生じ、実害性がある
△・・・部分的にクラックが発生しているが、実害性は無い
○・・・わずかにクラックが発生しているが、実害性は無い
◎・・・クラック無し
実施例及び比較例で作製したLED装置について、ヒートショック試験機によるヒートショック試験を行い、クラックの発生の有無と、密着性を評価した。ヒートショック試験では、LED装置を−40℃にて30分保存した後、100℃にて30分保存する工程を1サイクルとし、これを3000サイクル行った。ヒートショック試験後に、光拡散層にクラックが発生したか、顕微鏡(オリンパス社製BX50)で確認し、以下のように評価した。
クラック評価
×・・・クラックが生じ、実害性がある
△・・・部分的にクラックが発生しているが、実害性は無い
○・・・わずかにクラックが発生しているが、実害性は無い
◎・・・クラック無し
また、ヒートショック試験後のLED装置において、光拡散層と粘着層との界面、光拡散層とガラス板との界面、又は光拡散層と波長変換層との界面に、それぞれ剥離が生じたか、顕微鏡(オリンパス社製BX50)で確認した。
密着性評価
×・・・剥離が生じ、実害性がある
△・・・部分的に剥離が生じているが実害性は無い
○・・・わずかに剥離が生じているが実害性は無い
◎・・・剥離なし
密着性評価
×・・・剥離が生じ、実害性がある
△・・・部分的に剥離が生じているが実害性は無い
○・・・わずかに剥離が生じているが実害性は無い
◎・・・剥離なし
表1に示されるように、パッケージの凹部に波長変換層を形成した場合(比較例1〜3)には、色度ムラ(x値の差)が大きかった。波長変換層がパッケージの凹部に充填されていると、波長変換層に含まれる蛍光体粒子の比重が透明樹脂の比重より大きいため、波長変換層の形成時に、透明樹脂を硬化させる前に蛍光体粒子が沈降してしまい、蛍光体粒子の濃度が均一にならないためであると推察される。
これに対し、発光部材上に波長変換・光拡散部材を配設すると(実施例1〜23)、発光部材からの光が波長変換・光拡散部材によって拡散されて、色度ムラが抑制された。波長変換層をガラス基板上(ガラス基板に形成された光拡散層上)に形成するために、高密度な波長変換層形成用組成物を塗布している。よって、高密度な波長変換層が形成されるので、蛍光体粒子の濃度が均一な波長変換層が得られ、均一な色度の光が出射されたと推察される。
また、光拡散層のバインダがポリエステル樹脂である場合(比較例2)には、耐久性試験後に、全光束値が大きく低下した。耐久性試験によって光拡散層が劣化して、光拡散層の光透過性が低下したため、耐久試験後の全光束値が低下したと推察される。これに対し、光拡散層のバインダが有機ケイ素化合物の硬化物である場合(実施例1〜23及び比較例3)には、耐久性試験後も全光束値が殆ど低下しなかった。
また、光拡散層のバインダが、4官能のシラン化合物の硬化物である場合(実施例1及び2)、及び3官能のシラン化合物及び4官能のシラン化合物の重合比率が2:8である場合(実施例3)には、光拡散層にクラックが生じた。4官能成分が多いと、架橋密度が過剰に高く、光拡散層がガラス基板の膨張等に追従できずにクラックが生じたと推察される。また、硬化時の収縮量が大きいことも、クラックの一因と考えられる。またこれらの例では、波長変換層と光拡散層との界面に部分的に剥離が生じた。それらの界面での密着性が不十分であったためと推察される。
一方、3官能のシラン化合物と4官能のシラン化合物との重合比率が8:2である場合(実施例4)には、ガラス基板と光拡散層との界面に部分的に剥離が生じた。光拡散層に含まれる有機基の量が多く、ガラス基板と光拡散層との密着性が不十分であったためと推察される。
これに対し、3官能のシラン化合物と4官能のシラン化合物との重合比率が3:7〜7:3である場合(実施例5〜23)、ガラス基板と光拡散層との界面、光拡散層と粘着層との界面、光拡散層と波長変換層との界面のいずれにも、剥離が生じなかった。また特に、光拡散層に金属酸化物微粒子が含まれる場合(実施例10〜23)、クラックが生じなかった。金属酸化物微粒子によって、バインダと光拡散粒子との隙間が埋まり、光拡散層の強度が高まったと推察される。またさらに、光拡散層に金属アルコキシドまたは金属キレートの硬化物が含まれると(実施例17及び18)、ガラス基板と光拡散層との密着性又は波長変換層と光拡散層との密着性が高まった。金属キレートに含まれる金属が、被塗布面の水酸基等と強固なメタロキサン結合を形成したため、良好な密着性が得られたと考えられる。
(実施例24)
ジメチルジメトキシシラン0.3g、メチルトリメトキシシラン3.06g、メタノール4.00g、及びアセトン4.00gを混合し、これを撹拌した。さらに、水5.46g及び60%硝酸4.7μLを加えて3時間撹拌し、2官能成分:3官能成分=1:9のポリシロキサンを含むポリシロキサン溶液を得た。続いて前記ポリシロキサン溶液に、酸化チタン(富士チタン工業 TA−100 粒径600nm)0.13g及び1,3−ブタンジオール2gを混合して光拡散層形成用組成物を調製した。以下は実施例1と同様にして、図1に示されるLED装置を得た。
ジメチルジメトキシシラン0.3g、メチルトリメトキシシラン3.06g、メタノール4.00g、及びアセトン4.00gを混合し、これを撹拌した。さらに、水5.46g及び60%硝酸4.7μLを加えて3時間撹拌し、2官能成分:3官能成分=1:9のポリシロキサンを含むポリシロキサン溶液を得た。続いて前記ポリシロキサン溶液に、酸化チタン(富士チタン工業 TA−100 粒径600nm)0.13g及び1,3−ブタンジオール2gを混合して光拡散層形成用組成物を調製した。以下は実施例1と同様にして、図1に示されるLED装置を得た。
(実施例25)
実施例24の酸化チタンを硫酸バリウム(堺化学工業 BF−10 粒径600nm)に変更した以外は、実施例24と同様にして、図1に示されるLED装置を得た。
実施例24の酸化チタンを硫酸バリウム(堺化学工業 BF−10 粒径600nm)に変更した以外は、実施例24と同様にして、図1に示されるLED装置を得た。
(実施例26)
ジメチルジメトキシシラン0.6g、メチルトリメトキシシラン2.6g、メタノール4.00g、及びアセトン4.00gを混合し、これを撹拌した。さらに、水5.46g及び60%硝酸4.7μLを加えて3時間撹拌し、2官能成分:3官能成分=2:8のポリシロキサンを含むポリシロキサン溶液を得た。続いて前記ポリシロキサン溶液に、酸化チタン(富士チタン工業 TA−100 粒径600nm)0.13g及び1,3−ブタンジオール2gを混合して光拡散層形成用組成物を調製した。以下は実施例1と同様にして、図1に示されるLED装置を得た。
ジメチルジメトキシシラン0.6g、メチルトリメトキシシラン2.6g、メタノール4.00g、及びアセトン4.00gを混合し、これを撹拌した。さらに、水5.46g及び60%硝酸4.7μLを加えて3時間撹拌し、2官能成分:3官能成分=2:8のポリシロキサンを含むポリシロキサン溶液を得た。続いて前記ポリシロキサン溶液に、酸化チタン(富士チタン工業 TA−100 粒径600nm)0.13g及び1,3−ブタンジオール2gを混合して光拡散層形成用組成物を調製した。以下は実施例1と同様にして、図1に示されるLED装置を得た。
(実施例27)
ジメチルジメトキシシラン0.9g、メチルトリメトキシシラン2.4g、メタノール4.00g、及びアセトン4.00gを混合し、これを撹拌した。さらに、水5.46g及び60%硝酸4.7μLを加えて3時間撹拌し、2官能成分:3官能成分=3:7のポリシロキサンを含むポリシロキサン溶液を得た。続いて前記ポリシロキサン溶液に、酸化チタン(富士チタン工業 TA−100 粒径600nm)0.13g及び1,3−ブタンジオール2gを混合して光拡散層形成用組成物を調製した。以下は実施例1と同様にして、図1に示されるLED装置を得た。
ジメチルジメトキシシラン0.9g、メチルトリメトキシシラン2.4g、メタノール4.00g、及びアセトン4.00gを混合し、これを撹拌した。さらに、水5.46g及び60%硝酸4.7μLを加えて3時間撹拌し、2官能成分:3官能成分=3:7のポリシロキサンを含むポリシロキサン溶液を得た。続いて前記ポリシロキサン溶液に、酸化チタン(富士チタン工業 TA−100 粒径600nm)0.13g及び1,3−ブタンジオール2gを混合して光拡散層形成用組成物を調製した。以下は実施例1と同様にして、図1に示されるLED装置を得た。
(実施例28)
ジメチルジメトキシシラン1.2g、メチルトリメトキシシラン1.85g、メタノール4.00g、及びアセトン4.00gを混合し、これを撹拌した。さらに、水5.46g及び60%硝酸4.7μLを加えて3時間撹拌し、2官能成分:3官能成分=4:6のポリシロキサンを含むポリシロキサン溶液を得た。続いて前記ポリシロキサン溶液に、酸化チタン(富士チタン工業 TA−100 粒径600nm)0.13g及び1,3−ブタンジオール2gを混合して光拡散層形成用組成物を調製した。以下は実施例1と同様にして、図1に示されるLED装置を得た。
ジメチルジメトキシシラン1.2g、メチルトリメトキシシラン1.85g、メタノール4.00g、及びアセトン4.00gを混合し、これを撹拌した。さらに、水5.46g及び60%硝酸4.7μLを加えて3時間撹拌し、2官能成分:3官能成分=4:6のポリシロキサンを含むポリシロキサン溶液を得た。続いて前記ポリシロキサン溶液に、酸化チタン(富士チタン工業 TA−100 粒径600nm)0.13g及び1,3−ブタンジオール2gを混合して光拡散層形成用組成物を調製した。以下は実施例1と同様にして、図1に示されるLED装置を得た。
(実施例29)
ジメチルジメトキシシラン0.28g、メチルトリメトキシシラン2.22g、テトラメトキシシラン0.71g、メタノール4.00g、及びアセトン4.00gを混合し、これを撹拌した。さらに、水5.46g及び60%硝酸4.7μLを加えて3時間撹拌し、2官能成分:3官能成分:4官能成分=1:7:2のポリシロキサンを含むポリシロキサン溶液を得た。続いて前記ポリシロキサン溶液に、酸化チタン(富士チタン工業 TA−100 粒径600nm)0.14g及び1,3−ブタンジオール2gを混合して光拡散層形成用組成物を調製した。以下は実施例1と同様にして、図1に示されるLED装置を得た。
ジメチルジメトキシシラン0.28g、メチルトリメトキシシラン2.22g、テトラメトキシシラン0.71g、メタノール4.00g、及びアセトン4.00gを混合し、これを撹拌した。さらに、水5.46g及び60%硝酸4.7μLを加えて3時間撹拌し、2官能成分:3官能成分:4官能成分=1:7:2のポリシロキサンを含むポリシロキサン溶液を得た。続いて前記ポリシロキサン溶液に、酸化チタン(富士チタン工業 TA−100 粒径600nm)0.14g及び1,3−ブタンジオール2gを混合して光拡散層形成用組成物を調製した。以下は実施例1と同様にして、図1に示されるLED装置を得た。
(実施例30)
実施例29の酸化チタンを硫酸バリウム(堺化学工業 BF−10 粒径600nm)に変更した以外は、実施例29と同様にして、図1に示されるLED装置を得た。
実施例29の酸化チタンを硫酸バリウム(堺化学工業 BF−10 粒径600nm)に変更した以外は、実施例29と同様にして、図1に示されるLED装置を得た。
(実施例31)
ジメチルジメトキシシラン0.3g、メチルトリメトキシシラン2.85g、テトラメトキシシラン0.4g、メタノール4.00g、及びアセトン4.00gを混合し、これを撹拌した。さらに、水5.46g及び60%硝酸4.7μLを加えて3時間撹拌し、2官能成分:3官能成分:4官能成分=1:8:1のポリシロキサンを含むポリシロキサン溶液を得た。続いて前記ポリシロキサン溶液に、酸化チタン(富士チタン工業 TA−100 粒径600nm)0.14g及び1,3−ブタンジオール2gを混合して光拡散層形成用組成物を調製した。以下は実施例1と同様にして、図1に示されるLED装置を得た。
ジメチルジメトキシシラン0.3g、メチルトリメトキシシラン2.85g、テトラメトキシシラン0.4g、メタノール4.00g、及びアセトン4.00gを混合し、これを撹拌した。さらに、水5.46g及び60%硝酸4.7μLを加えて3時間撹拌し、2官能成分:3官能成分:4官能成分=1:8:1のポリシロキサンを含むポリシロキサン溶液を得た。続いて前記ポリシロキサン溶液に、酸化チタン(富士チタン工業 TA−100 粒径600nm)0.14g及び1,3−ブタンジオール2gを混合して光拡散層形成用組成物を調製した。以下は実施例1と同様にして、図1に示されるLED装置を得た。
(実施例32)
ジメチルジメトキシシラン0.2g、メチルトリメトキシシラン1.3g、テトラメトキシシラン0.7g、メタノール4.00g、及びアセトン4.00gを混合し、これを撹拌した。さらに、水5.46g及び60%硝酸4.7μLを加えて3時間撹拌し、2官能成分:3官能成分:4官能成分=1:6:3のポリシロキサンを含むポリシロキサン溶液を得た。続いて前記ポリシロキサン溶液に、酸化チタン(富士チタン工業 TA−100 粒径600nm)0.14g及び1,3−ブタンジオール2gを混合して光拡散層形成用組成物を調製した。以下は実施例1と同様にして、図1に示されるLED装置を得た。
ジメチルジメトキシシラン0.2g、メチルトリメトキシシラン1.3g、テトラメトキシシラン0.7g、メタノール4.00g、及びアセトン4.00gを混合し、これを撹拌した。さらに、水5.46g及び60%硝酸4.7μLを加えて3時間撹拌し、2官能成分:3官能成分:4官能成分=1:6:3のポリシロキサンを含むポリシロキサン溶液を得た。続いて前記ポリシロキサン溶液に、酸化チタン(富士チタン工業 TA−100 粒径600nm)0.14g及び1,3−ブタンジオール2gを混合して光拡散層形成用組成物を調製した。以下は実施例1と同様にして、図1に示されるLED装置を得た。
(実施例33)
ジメチルジメトキシシラン0.6g、メチルトリメトキシシラン2.6g、メタノール4.00g、及びアセトン4.00gを混合し、撹拌した。さらに、水5.46g、及び60%硝酸4.7μLを加えて3時間撹拌し、2官能成分:3官能成分=2:8のポリシロキサンを含むポリシロキサン溶液を得た。続いて前記ポリシロキサン溶液に、酸化ジルコニウム(ZrO2)の分散液30質量%イソプロピルアルコール溶液(ZRPA30WT%−E11、CIKナノテック株式会社製)0.3g、酸化チタン(富士チタン工業 TA−100 粒径600nm)0.13g、及び1,3−ブタンジオール2gを混合して光拡散層形成用組成物を調製した。以下は実施例1と同様にして、図1に示されるLED装置を得た。
ジメチルジメトキシシラン0.6g、メチルトリメトキシシラン2.6g、メタノール4.00g、及びアセトン4.00gを混合し、撹拌した。さらに、水5.46g、及び60%硝酸4.7μLを加えて3時間撹拌し、2官能成分:3官能成分=2:8のポリシロキサンを含むポリシロキサン溶液を得た。続いて前記ポリシロキサン溶液に、酸化ジルコニウム(ZrO2)の分散液30質量%イソプロピルアルコール溶液(ZRPA30WT%−E11、CIKナノテック株式会社製)0.3g、酸化チタン(富士チタン工業 TA−100 粒径600nm)0.13g、及び1,3−ブタンジオール2gを混合して光拡散層形成用組成物を調製した。以下は実施例1と同様にして、図1に示されるLED装置を得た。
(実施例34)
実施例33の酸化チタンを硫酸バリウム(堺化学工業 BF−10 粒径600nm)に変更した以外は、実施例33と同様にして、図1に示されるLED装置を得た。
実施例33の酸化チタンを硫酸バリウム(堺化学工業 BF−10 粒径600nm)に変更した以外は、実施例33と同様にして、図1に示されるLED装置を得た。
(実施例35)
実施例33の酸化ジルコニウムをアルミニウムケイ酸塩化合物に変更した以外は、実施例33と同様にして、図1に示されるLED装置を得た。なお、アルミニウムケイ酸塩化合物は実施例12と同様にして得た。
実施例33の酸化ジルコニウムをアルミニウムケイ酸塩化合物に変更した以外は、実施例33と同様にして、図1に示されるLED装置を得た。なお、アルミニウムケイ酸塩化合物は実施例12と同様にして得た。
(実施例36)
実施例33の酸化ジルコニウムをクニビアF(クニミネ工業(株)販売の天然モンモリロナイト)に変更した以外は、実施例33と同様にして、図1に示されるLED装置を得た。
実施例33の酸化ジルコニウムをクニビアF(クニミネ工業(株)販売の天然モンモリロナイト)に変更した以外は、実施例33と同様にして、図1に示されるLED装置を得た。
(実施例37)
ジメチルジメトキシシラン0.6g、メチルトリメトキシシラン2.6g、メタノール4.00g、及びアセトン4.00gを混合し、撹拌した。さらに、水5.46g、及び60%硝酸4.7μLを加えて3時間撹拌し、2官能成分:3官能成分=2:8のポリシロキサンを含むポリシロキサン溶液を得た。続いて前記ポリシロキサン溶液に、安定化剤としてアセチルアセトン(関東化学社製)をポリシロキサン溶液の全量に対して10質量%添加し、ZrキレートとしてZC−580(マツモトファインケミカル社製)を、その固形分量が、光拡散層形成用組成物の固形分に対して10質量%となるように添加した。さらに、平均一次粒径5nmの酸化ジルコニウム(ZrO2)分散液(30wt%メタノール溶液 堺化学株式会社製)0.3g、酸化チタン(富士チタン工業 TA−100 粒径600nm)0.13g、及び1,3−ブタンジオール2gを混合して光拡散層形成用組成物を調製した。以下は実施例1と同様にして、図1に示されるLED装置を得た。
ジメチルジメトキシシラン0.6g、メチルトリメトキシシラン2.6g、メタノール4.00g、及びアセトン4.00gを混合し、撹拌した。さらに、水5.46g、及び60%硝酸4.7μLを加えて3時間撹拌し、2官能成分:3官能成分=2:8のポリシロキサンを含むポリシロキサン溶液を得た。続いて前記ポリシロキサン溶液に、安定化剤としてアセチルアセトン(関東化学社製)をポリシロキサン溶液の全量に対して10質量%添加し、ZrキレートとしてZC−580(マツモトファインケミカル社製)を、その固形分量が、光拡散層形成用組成物の固形分に対して10質量%となるように添加した。さらに、平均一次粒径5nmの酸化ジルコニウム(ZrO2)分散液(30wt%メタノール溶液 堺化学株式会社製)0.3g、酸化チタン(富士チタン工業 TA−100 粒径600nm)0.13g、及び1,3−ブタンジオール2gを混合して光拡散層形成用組成物を調製した。以下は実施例1と同様にして、図1に示されるLED装置を得た。
(実施例38)
ジメチルジメトキシシラン0.6g、メチルトリメトキシシラン2.6g、メタノール4.00g、及びアセトン4.00gを混合し、撹拌した。さらに、水5.46g、及び60%硝酸4.7μLを加えて3時間撹拌し、2官能成分:3官能成分=2:8のポリシロキサンを含むポリシロキサン溶液を得た。続いて前記ポリシロキサン溶液に、安定化剤としてアセチルアセトン(関東化学社製)をポリシロキサン溶液の全量に対して10質量%添加し、Alアルコキシド;ALR15GB(高純度化学社製)を、その固形分量が、光拡散層形成用組成物の固形分に対して10質量%となるように添加した。さらに、平均一次粒径5nmの酸化ジルコニウム(ZrO2)分散液(30wt%メタノール溶液 堺化学株式会社製)0.3g、酸化チタン(富士チタン工業 TA−100 粒径600nm)0.13g、及び1,3−ブタンジオール2gを混合して光拡散層形成用組成物を調製した。以下は実施例1と同様にして、図1に示されるLED装置を得た。
ジメチルジメトキシシラン0.6g、メチルトリメトキシシラン2.6g、メタノール4.00g、及びアセトン4.00gを混合し、撹拌した。さらに、水5.46g、及び60%硝酸4.7μLを加えて3時間撹拌し、2官能成分:3官能成分=2:8のポリシロキサンを含むポリシロキサン溶液を得た。続いて前記ポリシロキサン溶液に、安定化剤としてアセチルアセトン(関東化学社製)をポリシロキサン溶液の全量に対して10質量%添加し、Alアルコキシド;ALR15GB(高純度化学社製)を、その固形分量が、光拡散層形成用組成物の固形分に対して10質量%となるように添加した。さらに、平均一次粒径5nmの酸化ジルコニウム(ZrO2)分散液(30wt%メタノール溶液 堺化学株式会社製)0.3g、酸化チタン(富士チタン工業 TA−100 粒径600nm)0.13g、及び1,3−ブタンジオール2gを混合して光拡散層形成用組成物を調製した。以下は実施例1と同様にして、図1に示されるLED装置を得た。
(実施例39)
ジメチルジメトキシシラン0.28g、メチルトリメトキシシラン2.22g、テトラメトキシシラン0.71g、メタノール4.00g、及びアセトン4.00gを混合し、撹拌した。さらに、水5.46g、及び60%硝酸4.7μLを加えて3時間撹拌し、2官能成分:3官能成分=2:8のポリシロキサンを含むポリシロキサン溶液を得た。続いて前記ポリシロキサン溶液に、酸化ジルコニウム(ZrO2)の分散液30質量%イソプロピルアルコール溶液(ZRPA30WT%−E11、CIKナノテック株式会社製)0.3g、酸化チタン(富士チタン工業 TA−100 粒径600nm)0.13g、及び1,3−ブタンジオール2gを混合して光拡散層形成用組成物を調製した。以下は実施例1と同様にして、図1に示されるLED装置を得た。
ジメチルジメトキシシラン0.28g、メチルトリメトキシシラン2.22g、テトラメトキシシラン0.71g、メタノール4.00g、及びアセトン4.00gを混合し、撹拌した。さらに、水5.46g、及び60%硝酸4.7μLを加えて3時間撹拌し、2官能成分:3官能成分=2:8のポリシロキサンを含むポリシロキサン溶液を得た。続いて前記ポリシロキサン溶液に、酸化ジルコニウム(ZrO2)の分散液30質量%イソプロピルアルコール溶液(ZRPA30WT%−E11、CIKナノテック株式会社製)0.3g、酸化チタン(富士チタン工業 TA−100 粒径600nm)0.13g、及び1,3−ブタンジオール2gを混合して光拡散層形成用組成物を調製した。以下は実施例1と同様にして、図1に示されるLED装置を得た。
(実施例40)
実施例39の酸化チタンを硫酸バリウム(堺化学工業 BF−10 粒径600nm)に変更した以外は、実施例39と同様にして、図1に示されるLED装置を得た。
実施例39の酸化チタンを硫酸バリウム(堺化学工業 BF−10 粒径600nm)に変更した以外は、実施例39と同様にして、図1に示されるLED装置を得た。
(実施例41)
実施例40の酸化ジルコニウムをアルミニウムケイ酸塩化合物に変更した以外は、実施例40と同様にして、図1に示されるLED装置を得た。なお、アルミニウムケイ酸塩化合物は実施例12と同様にして得た。
実施例40の酸化ジルコニウムをアルミニウムケイ酸塩化合物に変更した以外は、実施例40と同様にして、図1に示されるLED装置を得た。なお、アルミニウムケイ酸塩化合物は実施例12と同様にして得た。
(実施例42)
実施例41の酸化ジルコニウムをクニビアF(クニミネ工業(株)販売の天然モンモリロナイト)に変更した以外は、実施例41と同様にして、図1に示されるLED装置を得た。
実施例41の酸化ジルコニウムをクニビアF(クニミネ工業(株)販売の天然モンモリロナイト)に変更した以外は、実施例41と同様にして、図1に示されるLED装置を得た。
(実施例43)
ジメチルジメトキシシラン0.28g、メチルトリメトキシシラン2.22g、テトラメトキシシラン0.71g、メタノール4.00g、及びアセトン4.00gを混合し、撹拌した。さらに、水5.46g、及び60%硝酸4.7μLを加えて3時間撹拌し、2官能成分:3官能成分=2:8のポリシロキサンを含むポリシロキサン溶液を得た。続いて前記ポリシロキサン溶液に、安定化剤としてアセチルアセトン(関東化学社製)をポリシロキサン溶液の全量に対して10質量%添加し、ZrキレートとしてZC−580(マツモトファインケミカル社製)を、その固形分量が、光拡散層形成用組成物の固形分に対して10質量%となるように添加した。さらに、平均一次粒径5nmの酸化ジルコニウム(ZrO2)分散液(30wt%メタノール溶液 堺化学株式会社製)0.3g、酸化チタン(富士チタン工業 TA−100 粒径600nm)0.13g、及び1,3−ブタンジオール2gを混合して光拡散層形成用組成物を調製した。以下は実施例1と同様にして、図1に示されるLED装置を得た。
ジメチルジメトキシシラン0.28g、メチルトリメトキシシラン2.22g、テトラメトキシシラン0.71g、メタノール4.00g、及びアセトン4.00gを混合し、撹拌した。さらに、水5.46g、及び60%硝酸4.7μLを加えて3時間撹拌し、2官能成分:3官能成分=2:8のポリシロキサンを含むポリシロキサン溶液を得た。続いて前記ポリシロキサン溶液に、安定化剤としてアセチルアセトン(関東化学社製)をポリシロキサン溶液の全量に対して10質量%添加し、ZrキレートとしてZC−580(マツモトファインケミカル社製)を、その固形分量が、光拡散層形成用組成物の固形分に対して10質量%となるように添加した。さらに、平均一次粒径5nmの酸化ジルコニウム(ZrO2)分散液(30wt%メタノール溶液 堺化学株式会社製)0.3g、酸化チタン(富士チタン工業 TA−100 粒径600nm)0.13g、及び1,3−ブタンジオール2gを混合して光拡散層形成用組成物を調製した。以下は実施例1と同様にして、図1に示されるLED装置を得た。
(実施例44)
ジメチルジメトキシシラン0.28g、メチルトリメトキシシラン2.22g、テトラメトキシシラン0.71g、メタノール4.00g、及びアセトン4.00gを混合し、撹拌した。さらに、水5.46g、及び60%硝酸4.7μLを加えて3時間撹拌し、2官能成分:3官能成分=2:8のポリシロキサンを含むポリシロキサン溶液を得た。続いて前記ポリシロキサン溶液に、安定化剤としてアセチルアセトン(関東化学社製)をポリシロキサン溶液の全量に対して10質量%添加し、Alアルコキシド;ALR15GB(高純度化学社製)を、その固形分量が、光拡散層形成用組成物の固形分に対して10質量%となるように添加した。さらに、平均一次粒径5nmの酸化ジルコニウム(ZrO2)分散液(30wt%メタノール溶液 堺化学株式会社製)0.3g、酸化チタン(富士チタン工業 TA−100 粒径600nm)0.13g、及び1,3−ブタンジオール2gを混合して光拡散層形成用組成物を調製した。以下は実施例1と同様にして、図1に示されるLED装置を得た。
ジメチルジメトキシシラン0.28g、メチルトリメトキシシラン2.22g、テトラメトキシシラン0.71g、メタノール4.00g、及びアセトン4.00gを混合し、撹拌した。さらに、水5.46g、及び60%硝酸4.7μLを加えて3時間撹拌し、2官能成分:3官能成分=2:8のポリシロキサンを含むポリシロキサン溶液を得た。続いて前記ポリシロキサン溶液に、安定化剤としてアセチルアセトン(関東化学社製)をポリシロキサン溶液の全量に対して10質量%添加し、Alアルコキシド;ALR15GB(高純度化学社製)を、その固形分量が、光拡散層形成用組成物の固形分に対して10質量%となるように添加した。さらに、平均一次粒径5nmの酸化ジルコニウム(ZrO2)分散液(30wt%メタノール溶液 堺化学株式会社製)0.3g、酸化チタン(富士チタン工業 TA−100 粒径600nm)0.13g、及び1,3−ブタンジオール2gを混合して光拡散層形成用組成物を調製した。以下は実施例1と同様にして、図1に示されるLED装置を得た。
[評価]
実施例24〜44で作成したLED装置について、LED装置から出射する光の色度ムラ、LED装置の耐久性、光拡散層の密着性を実施例1と同様に評価した。結果を表2に示す。
実施例24〜44で作成したLED装置について、LED装置から出射する光の色度ムラ、LED装置の耐久性、光拡散層の密着性を実施例1と同様に評価した。結果を表2に示す。
本発明の発光装置は、出射光の色度ムラが少ない。そのため、出射光の色度の均一性が必要とされる自動車用ヘッドライトをはじめ、屋内、屋外で使用される各種照明装置に好適である。
1 パッケージ
2 LEDチップ(発光素子)
4 波長変換層
12 光拡散層
20 波長変換・光拡散部材
100〜103 LED装置(発光装置)
2 LEDチップ(発光素子)
4 波長変換層
12 光拡散層
20 波長変換・光拡散部材
100〜103 LED装置(発光装置)
光拡散層形成用組成物には、有機ケイ素化合物(特にポリシラザンオリゴマー)と共に、反応促進剤が含まれてもよい。反応促進剤は、酸または塩基のいずれであってもよい。反応促進剤の例には、トリエチルアミン、ジエチルアミン、N,N−ジエチルエタノールアミン、N,N−ジメチルエタノールアミン、トリエタノールアミン、及びトリエチルアミン等のアミン;塩酸、シュウ酸、フマル酸、スルホン酸、及び酢酸等の酸;ニッケル、鉄、パラジウム、イリジウム、白金、チタン、アルミニウムを含む金属カルボン酸塩等が含まれる。反応促進剤は、金属カルボン酸塩であることが、特に好ましい。反応促進剤の添加量は、ポリシラザンオリゴマーに対して0.01〜5mol%であることが好ましい。
光拡散層形成用組成物の塗布工程では、下記(1)〜(4)の操作や条件設定などをおこなう。
(1)ノズル250の先端部をガラス基板11の直上に配置して光拡散層形成用組成物220をガラス基板11の真上から噴射する。
(1)ノズル250の先端部をガラス基板11の直上に配置して光拡散層形成用組成物220をガラス基板11の真上から噴射する。
また、噴射圧力を調整することで噴射中の乾燥状態を調整することができるため、これにより表面粗さを調整することができる。噴射圧力を低くすると噴射中に乾燥しやすいので表面粗さは大きくなる。一方、噴射圧力を高くすると噴射中に乾燥しにくいので表面粗さは小さくなる。なお、ノズル250とガラス基板11との距離を調整することでも表面粗さを調整することができる。この場合、距離が長くなると噴射中に乾燥しやすいので表面粗さは大きくなる。一方、距離を短くすると噴射中に乾燥しにくいので表面粗さは小さくなる。
(実施例39)
ジメチルジメトキシシラン0.28g、メチルトリメトキシシラン2.22g、テトラメトキシシラン0.71g、メタノール4.00g、及びアセトン4.00gを混合し、撹拌した。さらに、水5.46g、及び60%硝酸4.7μLを加えて3時間撹拌し、2官能成分:3官能成分:4官能成分=1:7:2のポリシロキサンを含むポリシロキサン溶液を得た。続いて前記ポリシロキサン溶液に、酸化ジルコニウム(ZrO2)の分散液30質量%イソプロピルアルコール溶液(ZRPA30WT%−E11、CIKナノテック株式会社製)0.3g、酸化チタン(富士チタン工業 TA−100 粒径600nm)0.13g、及び1,3−ブタンジオール2gを混合して光拡散層形成用組成物を調製した。以下は実施例1と同様にして、図1に示されるLED装置を得た。
ジメチルジメトキシシラン0.28g、メチルトリメトキシシラン2.22g、テトラメトキシシラン0.71g、メタノール4.00g、及びアセトン4.00gを混合し、撹拌した。さらに、水5.46g、及び60%硝酸4.7μLを加えて3時間撹拌し、2官能成分:3官能成分:4官能成分=1:7:2のポリシロキサンを含むポリシロキサン溶液を得た。続いて前記ポリシロキサン溶液に、酸化ジルコニウム(ZrO2)の分散液30質量%イソプロピルアルコール溶液(ZRPA30WT%−E11、CIKナノテック株式会社製)0.3g、酸化チタン(富士チタン工業 TA−100 粒径600nm)0.13g、及び1,3−ブタンジオール2gを混合して光拡散層形成用組成物を調製した。以下は実施例1と同様にして、図1に示されるLED装置を得た。
(実施例42)
実施例41のアルミニウムケイ酸塩化合物をクニビアF(クニミネ工業(株)販売の天然モンモリロナイト)に変更した以外は、実施例41と同様にして、図1に示されるLED装置を得た。
実施例41のアルミニウムケイ酸塩化合物をクニビアF(クニミネ工業(株)販売の天然モンモリロナイト)に変更した以外は、実施例41と同様にして、図1に示されるLED装置を得た。
(実施例43)
ジメチルジメトキシシラン0.28g、メチルトリメトキシシラン2.22g、テトラメトキシシラン0.71g、メタノール4.00g、及びアセトン4.00gを混合し、撹拌した。さらに、水5.46g、及び60%硝酸4.7μLを加えて3時間撹拌し、2官能成分:3官能成分:4官能成分=1:7:2のポリシロキサンを含むポリシロキサン溶液を得た。続いて前記ポリシロキサン溶液に、安定化剤としてアセチルアセトン(関東化学社製)をポリシロキサン溶液の全量に対して10質量%添加し、ZrキレートとしてZC−580(マツモトファインケミカル社製)を、その固形分量が、光拡散層形成用組成物の固形分に対して10質量%となるように添加した。さらに、平均一次粒径5nmの酸化ジルコニウム(ZrO2)分散液(30wt%メタノール溶液 堺化学株式会社製)0.3g、酸化チタン(富士チタン工業 TA−100 粒径600nm)0.13g、及び1,3−ブタンジオール2gを混合して光拡散層形成用組成物を調製した。以下は実施例1と同様にして、図1に示されるLED装置を得た。
ジメチルジメトキシシラン0.28g、メチルトリメトキシシラン2.22g、テトラメトキシシラン0.71g、メタノール4.00g、及びアセトン4.00gを混合し、撹拌した。さらに、水5.46g、及び60%硝酸4.7μLを加えて3時間撹拌し、2官能成分:3官能成分:4官能成分=1:7:2のポリシロキサンを含むポリシロキサン溶液を得た。続いて前記ポリシロキサン溶液に、安定化剤としてアセチルアセトン(関東化学社製)をポリシロキサン溶液の全量に対して10質量%添加し、ZrキレートとしてZC−580(マツモトファインケミカル社製)を、その固形分量が、光拡散層形成用組成物の固形分に対して10質量%となるように添加した。さらに、平均一次粒径5nmの酸化ジルコニウム(ZrO2)分散液(30wt%メタノール溶液 堺化学株式会社製)0.3g、酸化チタン(富士チタン工業 TA−100 粒径600nm)0.13g、及び1,3−ブタンジオール2gを混合して光拡散層形成用組成物を調製した。以下は実施例1と同様にして、図1に示されるLED装置を得た。
(実施例44)
ジメチルジメトキシシラン0.28g、メチルトリメトキシシラン2.22g、テトラメトキシシラン0.71g、メタノール4.00g、及びアセトン4.00gを混合し、撹拌した。さらに、水5.46g、及び60%硝酸4.7μLを加えて3時間撹拌し、2官能成分:3官能成分:4官能成分=1:7:2のポリシロキサンを含むポリシロキサン溶液を得た。続いて前記ポリシロキサン溶液に、安定化剤としてアセチルアセトン(関東化学社製)をポリシロキサン溶液の全量に対して10質量%添加し、Alアルコキシド;ALR15GB(高純度化学社製)を、その固形分量が、光拡散層形成用組成物の固形分に対して10質量%となるように添加した。さらに、平均一次粒径5nmの酸化ジルコニウム(ZrO2)分散液(30wt%メタノール溶液 堺化学株式会社製)0.3g、酸化チタン(富士チタン工業 TA−100 粒径600nm)0.13g、及び1,3−ブタンジオール2gを混合して光拡散層形成用組成物を調製した。以下は実施例1と同様にして、図1に示されるLED装置を得た。
ジメチルジメトキシシラン0.28g、メチルトリメトキシシラン2.22g、テトラメトキシシラン0.71g、メタノール4.00g、及びアセトン4.00gを混合し、撹拌した。さらに、水5.46g、及び60%硝酸4.7μLを加えて3時間撹拌し、2官能成分:3官能成分:4官能成分=1:7:2のポリシロキサンを含むポリシロキサン溶液を得た。続いて前記ポリシロキサン溶液に、安定化剤としてアセチルアセトン(関東化学社製)をポリシロキサン溶液の全量に対して10質量%添加し、Alアルコキシド;ALR15GB(高純度化学社製)を、その固形分量が、光拡散層形成用組成物の固形分に対して10質量%となるように添加した。さらに、平均一次粒径5nmの酸化ジルコニウム(ZrO2)分散液(30wt%メタノール溶液 堺化学株式会社製)0.3g、酸化チタン(富士チタン工業 TA−100 粒径600nm)0.13g、及び1,3−ブタンジオール2gを混合して光拡散層形成用組成物を調製した。以下は実施例1と同様にして、図1に示されるLED装置を得た。
Claims (12)
- パッケージと、前記パッケージに実装された発光素子とを有する発光部材と、
前記発光部材の光取り出し面側に取り付けられ、ガラス基板と、前記ガラス基板上に形成された波長変換層及び光拡散層とを有する波長変換・光拡散部材と、を備え、
前記波長変換層は、蛍光体粒子を含み、
前記光拡散層は、光拡散粒子及び有機ケイ素化合物の硬化物を含む、発光装置。 - 前記有機ケイ素化合物が、3官能シラン化合物及び4官能シラン化合物の重合体からなり、
前記3官能シラン化合物と前記4官能シラン化合物との重合比率が3:7〜7:3であることを特徴とする請求項1に記載の発光装置。 - 前記有機ケイ素化合物が、2官能シラン化合物及び3官能シラン化合物の重合体からなり、
前記2官能シラン化合物と前記3官能シラン化合物との重合比率が1:9〜4:6であることを特徴とする請求項1に記載の発光装置。 - 前記有機ケイ素化合物が、2官能シラン化合物、3官能シラン化合物及び4官能シラン化合物の重合体からなり、
前記2官能シラン化合物と前記3官能シラン化合物との重合比率が1:9〜4:6であり、
前記2官能シラン化合物と前記3官能シラン化合物の重合体に対して前記4官能シラン化合物の重合比率が9:1〜7:3であることを特徴とする請求項1に記載の発光装置。 - 前記光拡散粒子が、酸化チタン、硫酸バリウム、チタン酸バリウム、窒化ホウ素、酸化亜鉛、及び酸化アルミニウムからなる群から選ばれる少なくとも1種であることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の発光装置。
- 前記光拡散層が、平均一次粒径が100nm未満である金属酸化物微粒子を含むことを特徴とする請求項1〜5の何れかに記載の発光装置。
- 前記金属酸化物微粒子が、酸化ジルコニウム、酸化チタン、酸化セリウム、酸化ケイ素、酸化ニオブ、及び酸化亜鉛の群から選ばれる少なくとも1種であることを特徴とする請求項6に記載の発光装置。
- 前記光拡散層が、粘土鉱物を含むことを特徴とする請求項1〜7の何れかに記載の発光装置。
- 前記粘土鉱物が、アルミニウムケイ酸塩化合物であることを特徴とする請求項8に記載の発光装置。
- 前記光拡散層が、2価以上の金属元素(Siを除く)を含む金属アルコキシド又は金属キレートの硬化物を含むことを特徴とする請求項1〜9の何れかに記載の発光装置。
- 前記波長変換層が、有機ケイ素化合物の硬化物を含むことを特徴とする請求項1〜10の何れかに記載の発光装置。
- 前記波長変換層が、透明樹脂を含むことを特徴とする請求項1〜10の何れかに記載の発光装置。
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